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Submitted on 1 Jan 1955
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Les coefficients de conversion interne lors de transitions isomériques de quelques noyaux stables
I. Antonova, U. Estulin, M. Skobeltzyn
To cite this version:
I. Antonova, U. Estulin, M. Skobeltzyn. Les coefficients de conversion interne lors de transitions
isomériques de quelques noyaux stables. J. Phys. Radium, 1955, 16 (7), pp.534-537. �10.1051/jphys-
rad:01955001607053400�. �jpa-00235211�
534.
LES COEFFICIENTS DE CONVERSION INTERNE LORS DE TRANSITIONS ISOMÉRIQUES
DE QUELQUES NOYAUX STABLES
Par I. ANTONOVA et U. ESTULIN,
Université de Moscou.
(Communication présentée par M. SKOBELTZYN.)
Summary.
-Determination of Internal conversion coefficients for isomeric transitions of 87Sr*, 113In*, 115In*, using absolute intensity countings measured thanks to two ionization chamber, one thimble shaped for the 03B2, the other one slit shaped for the 03B3. Results in agreement with other expe- rimental measurements but disagreing with theoretical values.
16, 1955,
Ma Communication qui est faite de la part de
Mme Antonova et M. Estulin (de l’Université de
Moscou) a pour but de signaler brièvement les résultats de leurs expériences qui ont permis d’effec-
tuer par la méthode des mesures absolues l’évalua- tion du coefficient de conversion interne dans le cas
de quelques transitions isomériques des noyaux
. stables, ou pratiquement stables (113In*, 115In*
et 87Sr*.).
Ces mesures sont basées sur les résultats d’une série de travaux effectués pendant plusieurs années sous
la direction du Professeur I. M. Frank et publiés
dans le Journal de Physique expérimentale et théo- rique (U.R.S.S., 1951-1953) et dans le Bulletin
de l’Académie des Sciences de l’U. R. S. S. (série physique, 1954).
Il est à noter que dans son point de départ ces
travaux ont été stimulés par des recherches (de
Vernov et d’Oleg Vavilov) effectuées antérieurement et consacrées aux problèmes de rayons cosmiques.
L’étude des effets dits « de transition )) du rayon- nement cosmique et l’analyse approfondie des
relations purement énergétiques qui sont à la base
de ces effets s’étaient montrées très utiles et fruc- tueuses dans le domaine de radiation de haute
énergie.
Ces études ont suggéré des recherches analogues
dans le cas des rayons y.
L’ancien problème. était attaqué de nouveau en
utilisant des moyens modernes.
Il s’agissait d’établir d’une manière sûre et précise
la relation entre le flux du rayonnement y et le
courant d’ionisation produit par ce rayonnement
dans une chambre d’ionisation construite d’après
certains principes.
Il s’agit de la chambre d’ionisation en forme de fente avec un cadre en fil isolé servant d’électrode- collectrice entre les deux parois planes parallèles
(20 X 20 cm) fixées à une distance de 10 mm l’une de l’autre.
On a exploré et analysé en détail (en utilisant une
chambre à parois démontables) les diverses compo- santes de l’agent ionisant. En effectuant avec ces
moyens (si l’on peut dire) un peu « d’anatomie »,
en ce qui concerne la répartition de l’effet d’ioni- sation, on pouvait discerner les composantes de
cet effet et évaluer la contribution des deux parois
avant et arrière ainsi que l’effet dû à leur « inte- raction » (qui se révèle en cas de grand Z du
matériel des parois utilisées).
Il ressort de cette étude minutieuse que les chambres d’ionisation en forme de fente avec des
parois faites de carbone peuvent servir à des
mesures absolues de l’intensité des rayons y, et sont
pratiquement équivalentes aux petites chambres d’ionisation, les « dé-chambres » de L. H. Gray,
basées sur le principe dont nous allons parler dans
la suite et dont l’utilisation pour des mesures absolues
a été solidement appuyée il y a longtemps.
L’avantage acquis en remplaçant la « dé-chambre » .
de Gray par la chambre en forme de fente dont il est
question est évident, c’est l’augmentation du volume
utilisé. Ce volume (celui de l’espace soumis à l’action d’ionisation) dans les expériences d’Estulin et coll.
était de N 400 cm3.
Au surplus il s’était montré possible d’utiliser
pour le même but une chambre en parois de plomb.
Même dans ce cas-là, s’il s’agit de radiation assez
dure (h v ("’-J 500 keV) il se montre possible d’éva-
luer par le calcul (quelque peu délicat pourtant cette fois) le courant d’ionisation produit par irradiation de l’intensité donnée.
De cette manière on a pu évaluer par calcul le
rapport des efficacités des deux chambres en plomb
d’une part et en parois de carbone d’autre part.
D’un autre côté on a obtenu les valeurs de ce rapport
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01955001607053400
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par mesures directes en utilisant un assortiment de sources de rayons y monochromatiques de diffé-
rents produits radioactifs artificiels.
La figure i montre les deux courbes (l’une, expéri- mentale, en pointillé et l’autre, continue, correspon- dant à des valeurs calculées). En ordonnées sont indi- qués les rapports n spi,
=où SPU et Sc sont les
Sc où
efficacités dans le
wcas de Pb et de C réciproquement.
c çFig. I.
Au-dessous de h v rv 5oo keV, des écarts dans le sens, que l’on pouvait prévoir se révèlent (les valseurs expérimentales étant inférieures à celles calculées).
Ces écarts veulent dire que dans les conditions indi-
quées la fente n’est pas suffisamment mince.
Cependant étant donné que la courbe expérimen-
tale de l’étalonnage dont il était question plus haut
est bien solidement établie, il est tout à fait possible
d’effectuer des mesures absolues en utilisant la chambre d’ionisation à parois de plomb même dans
la région d’un rayonnement relativement mou.
Il en résulte qu’on peut obtenir les valeurs absolues
avec des sources d’activité de centième de millicurie
placées à une distance de 3o cm de l’appareil de
mesure (le courant d’ionisation surpassant en tous
les cas> I0-13 A).
C’est ainsi qu’on était en mesure dévaluer l’in- tensité du rayonnement mocochromatique (de h v
bien connu) dans le cas des isomères indiqués au
début de notre Communication.
Pour obtenir en même temps les valeurs absolues de l’énergie (et par conséquent) du nombre d’élec-
trons émis par suite de la conversion interne, les produits actifs, les isomères (chimiquement purs dans les deux cas étudiés étaient introduits (en solution) dans les parois (faites d’un mélange contre-
nant de la gélatine) d’une « dé-chambre » pour les
rayons 9 de Gray.
Cette chambre contenant dans ses parois les pro-
duits actifs servait comme source de radiation y dont l’intensité était mesurée simultanément par la « chambre y » déjà décrite.
L’effet des rayons y émis par la « chambre g »
sur elle-même était presque négligeable (fig. 2).
Fig. 2.
Nous rappelons ici le principe simple de ces
mesures d’intensité absolue des rayons p. Le même principe est à la base des considérations et des calculs dont il était question dans notre exposé auparavant.
Il s’agit de deux postulats suivants dont la vali.
dité est tout à fait évidente.
1. En cas de radioactivité uniformément répartie
dans un certain milieu homogène, l’énergie p émise
par unité de volume est égale à l’énergie dissipée
en même temps par ionisation dans le même milieu
(par unité de volume).
2. Si l’on produit une cavité vide dans le milieu,
cette cavité n’affecte pas le flux corpusculaire dans
ce milieu de sorte que le flux est le même à l’intérieur de la cavité et dans le milieu l’entourant. Et, ensuite,
si la cavité est remplie d’un gaz, le flux n’est prati- quement pas affecté non plus, à condition que les parcours moyens des électrons en question dans ce
gaz soient grands par rapport aux dimensions de la cavité.
Alors, disposant d’une pareille cavité pour effectuer des mesures âu courant d’ionisation on peut aisé-
ment évaluer l’énergie (des électrons de conversion interne dans notre cas) émise par unité de temps et provenant des sources d’activité donnée.
Il est nécessaire d’introduire quelques corrections
en tenant compte de certains défauts de géométrie
du dispositif expérimental et d’autres infractions
aux prescriptions de schéma idéalisé. Ces correc-
tions étant de différent sens et se compensant par- tiellement peuvent être évaluées. Dans les expé-
riences envisagées elles ne dépassaient pas 2,5 pour ioo.
Le dessin représente la chambre à rayions
(fig. 3).
Les dimensions de cette chambre miniature cylin- drique sont les suivantes : le diamètre du cylindre
est de 15 mm, la hauteur 20 mm et le volume de la cavité r,,, o@8’CM3.
Fig. 3.
L’avantage essentiel est qu’il n’est pas question
de l’activité spécifique des produits étudiés, sa valeur
étant indifférente pour la réalisation du procédé
décrit.
La valeur recherchée, c’est-à-dire le nombre Ns
d’électrons de conversion interne peut être évaluée selon l’équation suivante :
le courant d’ionisation;
le volume du gaz dans la chambre d’ionisation;
le rapport des concentrations d’électrons dans les deux milieux (gaz-paroi);
le rapport correspondant des pouvoir ralen-
tissant (gaz-paroi);
l’énergie moyenne des électrons de conversion;
l’énergie dissipée par une paire d’ions dans le gaz;
facteur contenant des corrections diverses.
Le facteur B est à introduire si l’on tient compte de différentes sources d’erreurs systématiques : l’absorption d’électrons dans le gaz de la chambre d’ionisation (r), l’action du rayonnement X carac- téristique et du rayonnement y, l’influence de l’élec- trode centrale.
NY est calculé en utilisant les relations analogues.
On obtient donc immédiatement
Dans le cas de 113In* et 115In* les produits actifs
étaient chimiquement purs.
Les résultats sont donnés dans le tableau ci- dessous. On peut les comparer dans le même tableau
avec les données d’autres observateurs.
TABLEAU 1.
L’erreur indiquée est l’erreur statistiques d’après les
résultats d’une série de cinq mesures indépendantes.
Les données de ces mesures semblent préciser les
valeurs du coefficient de conversion interne dans le
cas de trois isomères étudiés.
La comparaison avec les calculs théoriques est
montrée dans le tableau II.
TABLEAU II.
Fig. 4.
Les valeurs de la seconde colonne de ce tableau sont basées sur les mesures spectrométriques d’autres
observateurs.
On a obtenu les valeurs des colonnes 4 et 5 en
utilisant les courbes reproduites sur la figure 4.
C’est par un procédé d’interpolation qu’on a
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tracé ces courbes d’après les données théoriques
de M. Rose et de ses collaborateurs.
Les différentes données expérimentales s’accordent bien.
Mais s’il s’agit de comparer les résultats expéri-
mentaux et théoriques on rencontre quelques diver-
gences suffisamment prononcées (notamment dans
le cas de 87Sr*).
Les données expérimentales semblent être en
faveur d’un mécanisme de 25-pôle « électrique »
tandis qu’on accepte généralement l’hypothèse
d’un multipôle 24-magnétique. (L’hypothèse de 25-multipôle électrique soulève quelques difficultés
d’interprétation considérables.)
Il faut cependant, discuter s’il s’agit d’un désac-
cord bien réel. Mais c’est du côté des données théo-
riques qu’il faut poser cette question. C’est-à-dire
qu’il faut voir si les valeurs théoriques (qui sont
déduites selon les résultats des calculs insuffisam- ment détaillés) sont précises.
Nous avons fait cette Communication afin de
signaler le résultat mentionné tout à l’heure et pour attirer l’attention sur la méthode utilisée et les travaux qui ont permis de l’élaborer.
Intervention de M. Haynes après la communication de M. Skobeltzyn.
-Les deux mesures d’autres
auteurs données par le Professeur Skobelzyn pour 113In* sont à nous, je crois. Nous croyons que la valeur o,35 est inexacte et que la valeur o,55 est plus exacte. Aussi on doit oublier la valeur o,35.
Réponse de M. Skobeltzyn.
-Il paraît, alors, que la valeur de o,35 de la cinquième colonne du tableau I doit être supprimée. Dans ce cas-là il
reste à comparer la valeur de o,44 obtenue par les auteurs avec la valeur o,55 donnée par M. Haynes.
Intervention de M. Deutsch.
-Est-ce que la
supposition d’un caractère Es pour ces transitions s’accorde encore avec le rapport K/L K mesuré ?
Intervention de M. H. Halban.
-M. Halban demande quelle est la limite inférieure de fXK qu’on peut déterminer avec la méthode que M. Skobeltzyn
vient de décrire.
Réponse de M. Skobeltzyn.
-Il paraît que dans le
cas de basses énergies (les isomères) la méthode
reste généralement utilisable.
BIBLIOGRAPHIE.
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2014
