Mesure de la durée de vie du niveau 63S1 du cadmium et des sections efficaces de collision de divers gaz pour ce niveau

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Submitted on 1 Jan 1968

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Mesure de la durée de vie du niveau 63S1 du cadmium et des sections efficaces de collision de divers gaz pour ce

niveau

B. Laniepce

To cite this version:

B. Laniepce. Mesure de la durée de vie du niveau 63S1 du cadmium et des sections efficaces de collision de divers gaz pour ce niveau. Journal de Physique, 1968, 29 (5-6), pp.427-433.

�10.1051/jphys:01968002905-6042700�. �jpa-00206667�

MESURE

DE LA

DURÉE

DE VIE DU

NIVEAU 63S1

^{DU CADMIUM}

ET

DES SECTIONS EFFICACES DE COLLISION

DE

DIVERS GAZ

POUR

CE NIVEAU (1)

Par B.

LANIEPCE,

Faculté des Sciences de Caen, Laboratoire de Spectroscopie Atomique (associé ^au C.N.R.S.).

(Reçu

^{le 26 décembre}

1967.)

Résumé. - En utilisant des

lampes

à vapeur de cadmium ^très brillantes, ^{on a} pu ^exciter par échelons des ^atomes de cadmium dans le niveau

63S1

^et déterminer par effet Hanle

(croise-

ments de niveaux en

champ nul)

la durée de vie radiative de l’état

63S1.

^{On a} observé des effets de transfert de cohérence du niveau

53P1

^{vers le niveau}

63S1

^{lors de la} réémission des raies du

triplet

^{visible, en} bon accord avec les

prévisions théoriques.

Les sections efficaces de

dépolarisa-

tion des atomes de cadmium

portés

dans l’état

63S1,

^{lors de} collisions avec les _gaz rares, sont nulles aux erreurs

d’expérience près.

^{Avec l’azote, on obtient 03C32 = 9,2 ± 0,5 Å2.}

Abstract. ²⁰¹⁴ By

stepwise

excitation with _very

bright light

^{sources, cadmium atoms are}

excited in the

63S1

level. The lifetime of this

63S1

level has been determined

by

Hanle effect measurements

(zero

field level

crossing).

Coherence transfers from the

53P1 level

^{to the}

63S1 level

have been observed in the visible fluorescence from the

63S1

^{level, in}

good agreement

^with

theoretical

predictions.

The cross-sections for

depolarization

of cadmium atoms in the

63S1

level

by

collisions with rare gas ^{atoms are zero} within

expérimental

^errors. The cross-section for

nitrogen

molecules is 03C32 ⁼ 9.2 ± 0.5 Å2.

I. Introduction. ^{- Dans une}

publication prece-

dente

[1],

nous avons

rapporté

les resultats de mesures

par effet Hanle de sections efficaces de collision de

PiG. 1. ^- Niveaux

d’energie

de l’atome de cadmium mis en

jeu

^{dans nos}

expériences.

(1)

Ce travail fait

partie

^{d’une These}

qui

^{sera soumise}

a la Faculte des Sciences de Caen, ^{en vue de} l’obtention du Doctorat d’etat es Sciences

Physiques,

^et

portera

^la

reference no A.O. 2273 du C.N.R.S.

divers _gaz sur des atomes de

cadmium,

dans le ni-

veau

53pl.

^Le

montage

^{d6crit a} ete modifi6 de

faqon a operer

^une excitation _par echelons de la vapeur de cadmium

qui

permette ^de porter ^{les atomes de 1’etat} fondamental

5’So

^a 1’etat excite

6351

par

absorption

successive des raies 3 261

A (51S0-53P1)

^{et 4 800}

^Å (53P1-6351) .

^{Les atomes}

63S1

r66mettent l’une des trois raies du

triplet

visible du spectre ^du cadmium : raie bleu-violet 4 678

k (53PO-6381)’

raie bleue 4 800

Å (53P1-6351),

raie bleu-vert 5 085

k (53P2-63s1) (fig. 1).

La duree de vie du niveau

63S1

^{du cadmium a 6t6}

peu ^souvent mesur6e

[2].

^{Il nous a} semble int6ressant de

reprendre

^{cette mesure en} utilisant 1’effet

Hanle,

c’est-a-dire des

procédés optiques

^{et un}

appareillage simples.

^{Nous avons}

egalement

determine les sections de choc

d’élargissement

^{de ce} niveau lors de collisions

avec des atomes ou molecules de divers _gaz

etrangers (gaz

^rares,

azote).

II.

Dispositif expdrimental.

^{- Des}

dispositifs exp6-

rimentaux

16g6rement

differents ont ete utilises _pour la ^mesure de la duree de vie du niveau

63S1

^et pour la ^mesure des sections de choc.

a)

^{CELLULE DE} RESONANCE. CHAMP

MAGNETIQUE.

^-

Une cuve

cylindrique

^d’axe

horizontal,

^{de 4 cm de}

diamètre ^et de 10 cm de

longueur,

^en silice fondue

transparente,

^dans

laquelle

^une

petite quantite

^de

cadmium enrichi ^a

98,5 %

^en

isotope

^{114Cd a 6t6}

introduite par distillation ^sous

vide,

^est

plac6e

^{dans un}

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:01968002905-6042700

428

champ magn6tique Ho horizontal,

^et

perpendiculaire

a son axe, cree par ^une

paire

de bobines de Helmholtz.

Deux autres bobines en

position

^de

Helmholtz,

^{et dont}

1’axe est

vertical,

permettent de compenser la compo- sante verticale du

champ

terrestre.

Enfin,

^{une troi-}

sième

paire

de bobines permet ^{de creer un}

champ horizontal, perpendiculaire

^{a la direction du}

champ principal

^pour

parfaire

^la

compensation

^du

champ

terrestre. Le

champ magn6tique principal

^{a ete 6ta-}

lonn6 a 1’aide de la resonance

magn6tique

^{du niveau}

53P1

dont le facteur de Lande est connu

[3, ^4, 5].

La

technique

^de

r6glage

^{de la}

compensation

^du

champ

terrestre a ete d6crite _par Salliot

[5].

^{La cellule est}

plac6e

^{dans un four}

port6

^{a 200 OC. Le four est}

chauff6

6lectriquement

^a 1’aide d’un conducteur coaxial « Thermocoax ». Le courant passe dans ^un

sens dans le fil

central,

^{et dans le sens}

oppose

^{dans la}

gaine;

^le

champ magn6tique qu’il

^{cree est}

n6gli- geable [6].

b) EXCITATION

OPTIQUE. ^- Pour exciter les atomes

de

cadmium,

^on

dispose

^{dans le}

four,

^de

chaque

^cote

de la

cellule,

^deux

lampes

^{a cadmium}

naturel, plates, analogues

^a celles utilis6es _pour des travaux similaires

sur le mercure

[7].

^Ces

lampes

^sont

fabriqu6es

^au

laboratoire. Elles

comportent

deux electrodes de

type

commercial reliees _par ^un tube en vycor,

ayant

^la forme d’un

serpentin plat.

On _y introduit du cadmium _par distillation sous

vide, puis

^de

1’argon

^{sous une}

pression

^{de 6 mm de}

mercure a la

temperature

ambiante. Les

lampes

^sont

aliment6es en courant alternatif a 50

p6riodes

^{a 1’aide}

d’un transformateur haute tension

(2

⁰⁰⁰

V, 100 mA).

La

decharge

^se maintient stable

lorsqu’elles

^sont

port6es

^{a 200}

OC;

^c’est

pourquoi

^{on les a}

dispos6es

dans le meme four que la cellule. Contrairement ^au

cas des

experiences

similaires menees avec le mer- cure

[7],

^{il est donc}

impossible

d’utiliser dans nos

experiences

des filtres

optiques

^{ou des}

polariseurs. Or,

pour creer de la coherence dans le niveau

63S,,

^on

dispose

^les

lampes

^de

faqon

que les faisceaux lumineux excitateurs se

propagent perpendiculairement

^{a la}

direction du

champ magn6tique Ho ( fig. 2).

^{On ne}

peut éviter ainsi d’introduire de la coherence hert-

FIG. 2. ^- Directions relatives du

champ magnetique

de l’excitation et de la detection.

zienne

[8]

lors de 1’excitation

primaire,

^{dans le ni-}

veau

53pl,

^{et on observe donc les}

phénomènes

^de

transfert de coherence decrits

plus

^loin.

c)

DETECTION. ^- La lumi6re de fluorescence _pro-

venant de la cellule et sortant du four a travers une

fen6tre en silice fondue

transparente,

^est recueillie _par

une lentille de silice fondue

L, qui

^forme

l’image

^de

la face de sortie de la cuve sur la fente d’entree d’un monochromateur a reseau

(2 100 traits/mm).

^{A la}

sortie de

celui-ci,

^une seconde lentille

L2

^{forme une}

image

de la fente de sortie sur les

photocathodes

^des

photomultiplicateurs

^{RCA 1P}

28, apres

traversee d’un

s6parateur

^de faisceau. Un

polariseur

^sur

chaque

faisceau

permet

de detecter la fluorescence de

polari-

sation 7T avec l’un des

photomultiplicateurs,

^{la fluo-}

rescence de

polarisation

^{a avec l’autre}

( fig. 3).

^Les

deux courants d’anode passent dans les deux branches d’un

pont 6quilibr6

^en

champ Ho

^{fort. La mesure du}

FIG. 3. ^- Schema du

montage optique.

courant du au

d6s6quilibre

^en

champ quelconque

est faite a 1’aide d’un

galvanometre

type ^{GM 49 AOIP}

(sensibilite N

^{2 X 10-11}

A/mm).

d)

^{GROUPE DE POMPAGE. - Dans} la seconde

partie

du

travail,

^{on utilise une cuve} de resonance

identique

a celle d6crite en

a), remplie

de cadmium naturel et

reli6e a un groupe de pompage

qui permet

^{de r6aliser}

un vide de l’ordre de 10-6 mm de mercure. Un robi-

net R permet d’isoler les pompes ^et le bati

pendant

les mesures. Aucun

61argissement

des courbes d’effet Hanle n’a ete observe

lorsque

^{la cellule est isol6e en}

l’absence de _gaz

etranger.

^On

peut

donc admettre que seul le gaz

etranger,

^introduit

volontairement, elargit

eventuellement les courbes d’effet Hanle observ6es.

Le cadmium naturel que l’on ^a introduit dans la

cellule,

^{distille en} permanence ^vers la

partie

^{du bati}

situ6e a l’extérieur du four. Pour éviter ^cet inconv6-

nient,

^deux

6tranglements

^sont

places

^entre

queusot

et sortie du

four,

^{et un}

piege

constitue de _copeaux de cuivre

qui

^{ont 6t6}

d6gaz6s

^{sous vide} par

chauffage

au rouge ^en haute

frequence emp6che

le cadmium d’aller se

d6poser

^{vers les}

jauges

^{et les} pompes.

Enfin,

un manchon

chauffant, port6

^a

400 OC,

ralentit la

FIG. 4. ^- Schema du four.

distillation du cadmium vers l’extérieur du four

(fig. 4).

La

pression

du cadmium dans la

cellule, qui

^n’est

pas la

pression

^de vapeur ^saturante a 200

OC,

^{se main-}

tient

cependant

^{stable tant}

qu’il

^{reste du cadmium}

dans le

queusot,

^ainsi

qu’en t6moigne

la stabilite du

signal

de resonance

optique.

Le gaz

etranger

^est introduit dans le bati de _pom- page a 1’aide d’un robinet a

pointeau.

^La

pression

^est

mesuree a 1’aide d’une

jauge

^de

Pirani, plac6e

^loin

du

four,

^{a la}

temperature

^{de la}

piece,

que l’on 6talonne pour

chaque

gaz par

comparaison

^{avec une}

jauge

^de

Mac Leod.

Enfin,

pour les

pressions sup6rieures

^a

0,1

^{mm de} mercure, ^un manom6tre a huile de silicone

est utilise.

III.

Ptude théorique.

^{- Nous venons de voir}

qu’il

n’est _pas

possible d’op6rer

dans les conditions

experi-

mentales ou 1’excitation

primaire

par la raie de reso-

nance serait de

polarisation (6+

⁺

a-) incoh6rente,

1’excitation secondaire par la raie 4 800

A

etant de

polarisation (a+ + a-)

^coh6rente

(conditions

^r6alis6es

lors de 1’6tude du niveau

7351

^{du mercure}

[7]).

^Les

deux excitations sont coh6rentes : l’onde lumineuse incidente contient une composante ^{dont le vecteur}

electrique

^est

perpendiculaire

^au

champ magn6- tique Ho ((a+

⁺

6-) coherent),

^{et une} composante incoh6rente avec la

premiere

^{dont le vecteur elec-}

trique

^est

parall6le

^au

champ Ho(n).

^{La coherence}

dans 1’etat

53 PI

^{entre les 6tats m = ± 1 ne}

peut

^donc

6tre 6vit6e : elle ^est

produite

par 1’excitation de

pola-

risation

(a+

⁺

a-)

^coh6rente par la raie 3 261

Å (51SO-53P,).

L’excitation par la composante 7r ^{de cette} raie

peuple egalement,

^{sans coherence avec 1’excita-}

tion

pr6c6dente,

le niveau m ⁼ 0 de 1’etat

53P1.

^La

diffusion

multiple

de la raie 3 261

k

tend d’autre part a

6galiser

^les

populations

des trois sous-niveaux et a d6truire la coherence. La coherence

qui

existe dans le niveau

53P1

^est transferee _par la composante

( fig. 5)

FIG. 5. ^-

Diagramme

^Zeeman

des niveaux

5lSo, 53Pi, 63S,

^et

53Po.

de la raie 4 800

k (53P1-63S1)

dans les sous-niveaux M = ± 1 de 1’etat

6 3S,.

^La composante

(a+

+

a-)

coh6rente de la raie

4800 Å peuple

de maniere cohe-

rente les sous-niveaux M = J= 1 de 1’etat

6351

^a

partir

de 1’etat m ⁼ 0 de 1’6tat

53P1 (mais ind6pen-

damment de 1’excitation

pr6c6dente)

^et le sous-ni-

veau M ⁼ 0 de 1’6tat

6351

^a

partir

des sous-niveaux

m = ± 1 de 1’etat

53P1.

On observe la fluorescence issue du niveau

6351.

Son intensite

depend

^{de la}

façon

dont la coherence

est d6truite par le

champ magn6tique

^dans les niveaux

53P,

^et

6381.

^Il

s’agit

d’effets de transfert de coherence tels que ^ceux observes par Kibble ^et Pancharat-

nam

[9].

^Le formalisme de la matrice densite

permet

de determiner aisement la forme de raie obtenue dans les conditions

experimentales

^ci-dessus

[10, 11].

La matrice densite _po

repr6sentant

^{les atomes dans}

l’état

53P1 juste apres

leur excitation dans ce niveau par du

rayonnement polarise

^{avec un vecteur elec-}

trique parall6le

^{au vecteur unitaire} eo serait donnee par :

f > repr6sente

^1’6tat

fondamental, m >

^{un sous-}

niveau Zeeman de l’état excite. Les elements de matrice de D sont donnes _par

[12] :

ul, u2, U3 ^sont les vecteurs unitaires des axes.

Enfin,

A est un facteur de normalisation. En

realite,

1’excitation _par la raie 3 261

k

se fait en lumiere

a+

⁺

a-) (eo

⁼

ul)

^{et en lumiere}

7t( eo

⁼

u3),

^les

deux excitations 6tant incoh6rentes et de meme inten-

430

sit6. La matrice densite s’obtient en

ajoutant

^les

resultats

correspondant

^{aux deux}

excitations,

^{et on}

a en fait alors :

En l’absence de diffusion

multiple

^et de collisions

contre des molecules de _gaz

6tranger,

l’évolution dans le

temps

de la matrice _p d6crivant les atomes dans le niveau

53 PI

^{serait :}

X est une constante

proportionnelle

^a l’intensit6 exci- tatrice sur la raie

51S0-53P1 (3

²⁶¹

k)

^{et H =}

hwj,,

co etant la

pulsation

de Larmor relative au niveau

53p,

dans le

champ Ho,

^{r est la}

largeur

naturelle du niveau

53P1.

^{On trouve alors a} 1’etat stationnaire :

On trouve de meme la matrice densite

po repr6sen-

tant les atomes dans 1’etat

63S1 juste apres

^{leur exci-}

tation dans cet

etat;

^sur la base des

sous-niveaux I M >

de cet

état,

^{on aurait} pour ^une excitation avec

polari-

sation

parallele

^a eo :

Les elements de matrice de D sont ici donnes _{par :}

On en

d6duit,

^{avec le}

type

d’excitation utilise :

Si l’on

d6signe

par r’ l’inverse de la duree de vie du niveau

6351,

^{w’ la}

pulsation

de Larmor du

niveau,

^{X’ un facteur}

repr6sentant

l’intensit6 excitatrice a 4800

k,

^{on trouve de meme} la matrice densite a l’état stationnaire dans le niveau

63S1 :

On observe le flux lumineux donne _{par :}

où u > d6signe

l’un des sous-niveaux Zeeman du niveau atteint

apres

emission de la

fluorescence,

^e

un vecteur unitaire

parall6le

^{au vecteur}

electrique

du faisceau _que l’on observe. On trouve alors

dans les differents cas

possibles

les flux lumineux suivants :

Ko, Kl, K2

^sont trois facteurs constants

representant

la sensibilite de la detection. Si l’on remarque que :

co’ r

ou

a - - ’ r,

^{w est un rapport Pp constant}

^petit

^p

^{devant 1}

on constate que les formes de raies

experimentales qui

^sont

repr6sent6es algebriquement

par ^une combi- naison lin6aire de

Ij(1t)

^et

Ij (a) ( j

⁼

0,

^{1 ou}

2)

^sont

des sommes de

courbes

de Lorentz de la forme :

(A

^{et B 6tant des}

constantes), repr6sentant respecti-

vement 1’effet Hanle dans les niveaux

53P,

^et

6351.

Ce resultat reste valable même si l’on tient compte ^de divers facteurs

qui compliquent

^le

phénomène

^et que 1’on a

négligés (destruction

de coherence _par collisions

ou diffusion

multiple

^{dans le niveau}

53P1

par

exemple).

Si les

largeurs

de courbes d’effet Hanle des deux niveaux 6taient

voisines,

une mesure

precise

^{de la}

duree de vie du niveau

6351

^serait

pratiquement impos-

sible. Mais il se trouve que la duree de vie du

niveau

63S1

^est

pres

de 250 fois

plus

^courte que celle du niveau

53p, (le couplage

6tant presque ^exacte-

ment du

type

de Russell-Saunders dans la

configu-

ration

5s5p,

la transition

51S0-53P1

^est presque inter-

dite).

On observe donc une courbe d’effet Hanle

large (largeur

^{de 6} gauss

environ),

^{li6e a la}

d6polari-

sation

magn6tique

du niveau

6351,

^sur

laquelle

^se

superpose ^un

pic

^{tres fin}

(largeur

^de

0,036

gauss

environ)

^{lie au niveau}

53pl.

Si l’on soustrait ce

pic

du

signal observe,

^on

peut

determiner avec une

bonne

precision

^la

largeur

^{de la} courbe relative au

niveau

6351.

Remarquons

que, dans le ^cas de la detection _par les raies 4 678

k (53Po-6351)

^{et 5 085}

^A (53P2-63S1)’

I.

^-

I,, augmente quand

^{on ramene le}

champ Ho

de valeurs tres 6lev6es a des valeurs voisines de

0;

1a

^-

In

^{diminue au} contraire dans les memes condi- tions si on d6tecte a 1’aide de la raie 4 800

A (53P1-63S1)’

Enfin,

^le

pic

^{relatif au niveau}

53 PI

^{et la courbe}

large

^{li6e au niveau}

6351

^{sont de meme sens dans}

chaque

^cas de detection.

IV. Résultats.

- a)

^{DUREE DE VIE DU NIVEAU}

6351.

- On

opère

^{alors avec} la cellule

remplie

^{de 114Cd}

presque pur. La

figure

⁶

repr6sente

la courbe de

depo-

FIG. 6. ^- Courbe de

dépolarisation magnetique

du niveau 63S1.

432

larisation

magn6tique

^{du niveau}

6351,

^le

pic

^central

6tant du au transfert de coherence de 1’etat

53P1.

La

largeur

des courbes

(apres

elimination du

pic)

donne _pour le niveau

6351

la valeur de duree de vie :

L’incertitude

provient

^de

l’impr6cision

^{sur la}

mesure de cette

largeur,

^{et du fait}

qu’en

raison des

imperfections

^des

r6glages

^{et des}

alignements,

^les

courbes d’effet Hanle observ6es sont

16g6rement

^dis-

sym6triques

par

rapport

^a 1’axe des ordonn6es

(champ nul).

^Le

rapport signal

^{sur bruit est}

toujours

excellent : dans le cas de l’observation de la raie 4 678

k,

^{il est}

de l’ordre de 100. Des mesures ont ete effectuées sur

les raies 4

800 k

et 5 085

k. L’impr6cision augmente

en raison d’une diminution du

rapport signal

^sur

bruit.

Cependant,

^{les mesures de}

largeur

^{sur ces raies}

sont en

complet

^{accord avec} celles obtenues avec la courbe de

depolarisation

de la raie 4 678

A.

Le sens

des effets est dans ^tous les cas celui

pr6vu

par la th6orie.

Le resultat est en assez bon accord avec celui de Verolainen et Osherovitch

[2] qui

^{ont trouve}

b)

^{SECTIONS DE CHOC} DANS LE CAS DE GAZ RARES. ^-

Nous avons d6crit

plus

^haut

(§ II . d) )

les modifica- tions

qui

^{ont ete}

apport6es

^au

montage

pour ^ces

mesures.

Remarquons qu’on

^a alors utilise du cad- mium naturel excite _par du cadmium naturel. En I’absence de _gaz

etranger,

^{on a} alors trouve la m6me

largeur

des courbes d’effet Hanle du niveau

63S1 qu’avec

^un

melange isotopique

^contenant

98,5 %

de 114Cd. Ce resultat montre

qu’en

raison de la

sepa-

ration des composantes

hyperfines

des raies 3 261

A

et 4 800

A

des

isotopes impairs,

la contribution de

ces derniers est tres faible devant celle des

isotopes pairs,

^{dans la} fluorescence

apres

excitation _par eche-

lons,

^{et ne}

perturbe

pas les ^mesures de duree de vie par effet

Hanle,

bien que les facteurs de Lande de leurs sous-niveaux

hyperfins

^soient diff6rents de ceux

des

isotopes pairs

^et que leurs courbes de

depolarisation magn6tique

aient des

largeurs

différentes.

Les sections efficaces

d’elargissement

des courbes d’effet Hanle sont les sommes des sections de choc de

«

quenching »

^{et de}

depolarisation

^en

alignement [13].

Plusieurs series de mesures ont ete effectuées avec

chaque

^{gaz. Le} rapport

signal

^{sur bruit est}

toujours sup6rieur

^{a 10}

(de

l’ordre de 100 avec le

xenon),

sauf dans la zone de

pressions

^{ou le}

signal

^d’effet

Hanle

change

^de

signe (voir ci-dessous).

Nous _avons, dans ces

conditions,

^{observe avec les}

gaz ^rares les

ph6nom6nes

^{suivants :}

a) Disparition

^du

pic

^{du au}

transfert de

cohirence. ^- Les sections efficaces de collision relatives au niveau

53 PI

sont assez

importantes [1]

^{et sa} duree de vie est

longue [6].

^{I1 en r6sulte}

qu’il

suffit d’une faible

pression

^de gaz

etranger (0,1

^a

0,2

^{mm de}

mercure)

pour d6truire

completement

^{coherence et}

in6galit6s

de

population

^{dans ce niveau.}

La matrice densite

qui repr6sente

^{les atomes dans}

ce niveau devient alors

proportionnelle

^a la matrice unite. Le

signal

d’effet Hanle ^ne

provient plus

que de la coherence introduite dans le niveau

6351

^{lors de la}

seconde

6tape

de 1’excitation. On voit ais6ment _que

son sens reste le meme

qu’en

l’absence de _gaz

etranger.

On observe effectivement que l’introduction d’un gaz a faible

pression

fait d6croitre la

grandeur

^du

pic

de transfert de coherence

qui disparait complètement pour

^une

pression

^de l’ordre de

0,1

^a

0,2

^{mm de}

mercure selon les gaz. En meme

temps,

^{le «}

signal large» . d’effet

Hanle lie au niveau

63S1 change

peu.

P)

Inversion du sens de

1’effet

^{Hanle. - Si l’on} aug- mente la

pression

^de gaz rare, la

largeur

^du

signal

d’effet Hanle du niveau

6351

^ne

change

pas,

cependant

que ^son intensite diminue ^et

qu’il change

^de

signe

pour

reprendre

^{une intensite}

importante

^{de sens}

oppose

a celui

qu’on

^{observe en} l’absence de _gaz. La

pression

d’inversion diminue dans le cas des _gaz rares

quand

leur masse mol6culaire augmente.

Puisque

^la

largeur

de la courbe

change peu,l’effet

^ne

peut

^{6tre attribue à une}

depolarisation

^{du niveau}

63S1

par les collisions. Il faut 1’attribuer ^en realite a

1’appa-

rition d’une concentration

importante

dans la cellule d’atomes m6tastables dans les 6tats

53PO

^et

53P2,

^,

qui

se forment lors de la r66mission des raies 4 678

Å

et 5 085

k respectivement

^a

partir

^{du niveau}

63S1.

La destruction de ces atomes m6tastables se fait sans

doute

principalement

par collision ^contre les

parois,

ce dont ^un _gaz

etranger

^les

protège,

^a

pression 6gale,

d’autant mieux

qu’il

^est

plus

^lourd.

Or,

^{on n’utilise}

aucun

filtrage

^du

spectre

excitateur issu des

lampes;

1’excitation du niveau

6351

peut ^{donc se faire a}

partir

de ^{ces atomes} m6tastables _par les raies 4 678

k

et

5 085

A,

aussi bien

qu’a partir

^{du niveau}

53P,

par la raie 4 800

A.

Si 1’excitation _par la raie 5

085 k

a

partir

du niveau

53P2

cree peu de

differences

^de

population

^{et de} coherence dans le niveau

6sSl,

1’excitation par la raie 4 678

k

a

partir

^{du niveau}

53PO

cree un

alignement

^{et une} coherence de

signe

^contraire

a ceux que cree 1’excitation par la raie 4 800

k

a

partir

^{du niveau}

53pl.

^La

pression

d’inversion du

signe

du

signal

d’effet Hanle ^est celle a

laquelle

^{ces deux}

effets se

compensent.

^Aux

pressions plus faibles, pr6domine

1’excitation par la raie 4 800

k;

^aux

pressions plus ^fortes,

la concentration en atomes m6ta- stables est assez

importante

^pour que

pr6domine

^1’exci-

tation par la raie 4 678

Å.

Nous avons d’ailleurs

v6rifi6,

par une mesure

d’absorption

des trois raies du

triplet

par la cellule de

resonance,

que l’introduction de _gaz

etrangers

entrainait bien la formation d’une concentration

importante

^{en atomes} m6tastables

53Po

et

53P2, comparable

^{a la} concentration en atomes dans le niveau

53P1.

Les valeurs des sections efficaces de collision _pour les _gaz rares sont

consignees

^{dans le tableau suivant}

(la

definition de la section ^de choc est celle

adoptee

par Mitchell ^et

Zemansky [14]).

Comme ^on

pouvait s’y

^attendre

[7],

les sections de choc relatives aux gaz ^{rares sont} nulles aux erreurs

d’experiences pres

^{et l’on}

n’observe,

^en

fait,

^aucun

61argissement

de la courbe d’effet Hanle du niveau

63S1.

On ne

peut

que donner des limites

sup6rieures

^des

valeurs des sections de choc.

c)

^{CAS DE L’AZOTE. - Avec}

1’azote,

la section effi-

cace de collision de 1’atome de cadmium dans 1’etat

6351

^est

( fig. 7) :

Nous avons observe le meme

phénomène

d’inversion

qu’avec

^{les autres gaz, mais la}

pression

d’inversion

est tres faible

(Pi

⁼

0,030

^{mm de}

mercure).

^Nous

FIG. 7. ^-

Largeur

des courbes de

depolarisation

^de

1’6tat

63S J,

^en fonction de la

pression

^d’azote.

avons d’autre

part

effectue des ^mesures

d’absorption

des raies 4 678

A (53PO-63S1)

^{et 5 085}

^A (53P2-6351)’

L’absorption

de la raie 5 085

A

^est tres faible avec la

source utilis6e

(lampe OSA),

alors que celle de la raie 4 678

k

est notable et

apparait

^{a de}

plus

^faibles

pressions qu’avec

^les gaz ^rares. 11 semble donc que le m6canisme de formation ^et de destruction d’atomes m6tastables dans les niveaux

53Po

^et

53P2

^ne soit pas le meme dans le cas de 1’azote que dans le ^cas des gaz ^rares. Il serait int6ressant de faire sur ce m6ca- nisme une etude

analogue

^{a celle}

qui

^{a 6t6 faite sur}

le mercure

[15].

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