Diffusion élastique des protons d'énergie comprise entre 1 Mev et 2 Mev, par 14N, 31P et 40A

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Submitted on 1 Jan 1961

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Diffusion élastique des protons d’énergie comprise entre 1 Mev et 2 Mev, par 14N, 31P et 40A

J. Cohen-Ganouna, M. Lambert, J. Schmouker

To cite this version:

J. Cohen-Ganouna, M. Lambert, J. Schmouker. Diffusion élastique des protons d’énergie comprise en-

tre 1 Mev et 2 Mev, par 14N, 31P et 40A. J. Phys. Radium, 1961, 22 (10), pp.592-597. �10.1051/jphys-

rad:019610022010059200�. �jpa-00236515�

592.

DIFFUSION ÉLASTIQUE DES PROTONS D’ÉNERGIE COMPRISE ENTRE 1 MeV ET 2 MeV, ^PAR 14N, ^{31P ET} 40A Par J. COHEN-GANOUNA, ^{M. LAMBERT et J. SCHMOUKER} (*),

École Polytechnique, ^Paris.

Résumé.

Nous décrivons une chambre à cibles gazeuses, ^{munie d’un} dispositif ^de pompage

différentiel. Les sections efficaces différentielles de diffusion élastique ^ont été mesurées pour divers

angles ^{et les} distributions angulaires ^{ont été} tracées pour diverses énergies.

Abstract.

This paper describes ^a gaseous scattering chamber with differential pumping.

The differential cross-section of elastic scattering at several angles ^and angular distributions for different energies ^{was measured.}

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ^ET LE RADIUM TOME 22, ^OCTOBRE 1961,

L’étude de la diffusion élastique des _{protons, par}

l’azote a déjà permis ^{de mettre en évidence l’exis-}

tence de plusieurs ^{niveaux excités de 150} [1-4], ^et

de déterminer le spin ^{et la} parité ^{de certains}

d’entre eux. Toutefois, l’importante diffusion po- tentielle observée n’a pas ^{encore été} expliquée, ^et

les deux niveaux de 150, correspondant ^{aux réso-}

nances de 1 740 keV-et ^{de 1 802} keV, n’ont pas (*) ^Institut d’Études Nucléaires, Université d’Alger.

été étudiés complètement. ^{C’est en vue de cette}

étude qu’une première partie ^{de ce travail a été} entreprise.

L’appareillage expérimental que nous avons réa- lisé nous a alors permis ^{d’étudier aussi} la diffusion des protons par le phosphore, ^afin d’analyser ^cer-

tains niveaux de 32S déjà révélés par réactions

(py) [5, 6, 7].

La diffusion des protons ^sur l’argon ^avait déjà

été observée, pour ^une énergie ^des protons supé-

FrG. 1.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:019610022010059200

593

FIG. 2.

Courbes d’excitation 14N(pp) 14N (6CM

^{940 05’ et} 170°943’). ^{La courbe en} trait continu représente ^la

section efficace différentielle de Rutherford.

rieure à 1 750 keV. Plusieurs résonances apparais-- saient, ^mais confondues [8, 9]. ^{Nous avons} repris

cette étude en faisant varier l’énergie ^des protons incidents à partir ^{de 1} MeV, ^{nous avons} pu séparer

les résonances antérieurement confondues et’ _par suite en rendre l’étude possible.

10 Appareillage expérimental.

^{Le faisceau de} protons ^est accéléré par ^un Van de Graaff de 2 MeV et analysé ^en énergie ^{par un} déflecteur électro-

statique ^{de 63°38’} réglé ^de façon ^à assurer une

résolution en énergie ^meilleure que 0,1 %. En par- ticulier dans les mesures faites sur la diffusion

4°A(pp)4°A, l’ouverture de la fente de sortie du dé- flecteur est de 0,2 ^mm environ, ^{assurant une} réso-

lution de l’ordre de 0,05 %.

En raison de la finesse des résonances _que ^nous

nous proposons d’observer, ^{il est essentiel} que les

protons atteignant ^{la cible aient cette} résolution.

Aussi, nous avons choisi une cible _gazeuse qui,

outre les avantages essentiels d’être ^sans support ^et

d’une épaisseur ^{variable aussi faible} que l’on veut, est parfaitement homogène, ^sans dépôt ^{de carbone}

possible. Une telle cible peut ^{être bombardée par} des faisceaux intenses et le nombre de _noyaux

qu’elle ^contient peut ^{être déterminé avec} précision,

à partir ^{de mesures de} pression ^{et de} température.

Dans toutes nos expériences, ^la pression ^{dans la}

chambre de diffusion est comprise ^{entre 0,5} mm Hg

et 13 mm Hg. ^La plupart ^{des mesures sont faites}

avec une pression ^{de 1 mm} Hg ^{environ. La chambre}

de diffusion est reliée à l’enceinte ^de l’accélérateur

594

FIG. 3.

Courbes d’excitation de 40A(pp) 40A. La courbe en trait continu représente,la ^section efficace différentielle de Rutherford.

par ^un dispositif ^de pompage différentiel à 3 _étages,

dont seul le premier ^{est vu sur la} figure. La pre- mière pompe primaire ^{maintient une} pression ^de

l’ordre de 2 .10-2 ^mm Hg ^dans la deuxième

chambre, ^{avec un} débit correspondant ^de 12,5 1/s

environ. Une pompe à diffusion d’un débit ^de 35 1/s

maintient un vide de 5.10-5 mm Hg ^{dans la} troi-

sième chambre.

Les deux premières ^chambres communiquent ^par

un diaphragme ^{dont le diamètre} peut ^{varier entre} 1,2 ^et 1,4 ^{mm. La deuxième et} la. troisième commu-

niquent ^{à travers un ensemble de 15} diaphragmes

595 dont deux ont un diamètre de 1,5 ^{mm. Le} dispo-

sitif expérimental repose ^sur le socle d’une fraiseuse

qui ^nous permet quatre mouvements possibles (translation ^{selon trois} directions et une rotation dans le plan horizontal).

A sa sortie du déflecteur électrostatique, ^et après

déviation à travers un déflecteur magnétique ^à

double focalisation, le faisceau _{passe à} travers cet ensemble de diaphragmes répartis ^{sur une} longueur

de un mètre environ. La dispersion angulaire ^du

faisceau est par suite inférieure à ± ^{10 minutes} d’angle. ^Du point ^{de vue de la} dispersion qu’il pro- voque ^sur l’énergie ^des prôtons, ^le dispositif ^de

pompage différentiel ^est équivalent ^{à une feuille}

mince d’une épaisseur ^de 0,1 keV, ^{dans le cas de} l’argon, ^et pour les protons ^d’une énergie ^{de 1 MeV.}

Le faisceau recueilli dans un collecteur (sous ^vide

10-5 mm Hg), ^est séparé ^de la chambre de diffu- sion par ^une feuille mince de nickel de 1,27 IL . d’épaisseur. ^{Les courants} parasites ^{dûs aux} phéno-

mènes d’émission secondaire sont annulés _par un anneau de garde ^au potentiel ^de

^{600 volts.}

L’intensité du faisceau est mesurée par ^un inté- grateur ^dont nous avons contrôlé plusieurs ^{fois la}

linéarité. La pression de gaz ^{dans la} chambre est mesurée par une erreur relative inférieure à 0,01,

par ^un manomètre à huile apiezonB ^{observé avec un}

cathétomètre. La température ^des parois ^{de la}

chambre est mesurée au dixième de degré.

L’angle d’observation des protons ^diffusés peut

varier de 35° à 165°, ^{dans le} système ^du laboratoire,

et est lu avec un vernier permettant ^{la lecture du}

dixième de degré. ^Les angles solides d’observation sont de .7r. 10-3 stéradian. Les protons ^{diffusés sont}

détectés par des cristaux d’ICs de 125 v d’épaisseur

montés sur des photomultiplicateurs ^{« Radiotech-} nique ^{51 AVP-SP ».}

Les cibles gazeuses de 14N sont constituées d’azote naturel dans lequel ^la proportion ^{de 14N est}

de 99,64 %. Celles d’4°A sont également constituées

d’argon ^{naturel dans} lequel ^la proportion ^{de 4°A}

est de 99,60 %. Les cibles _gazeuses de 31P sont constituées d’hydrure ^de phosphore. ^{Nous avons} fabriqué ^{à cet effet 125 litres de} PH, par hydrolyse

du P2Ca3.

2° Méthode de mesure.

Nous admettons _que la diffusion des protons par le xénon, pour ^une

énergie ^des protons comprise ^{entre 1 600 keV et}

1 850 keV et pour des angles ^{de diffusion} supérieurs

à 70°, ^vérifie parfaitement ^{la loi de} Rutherford. Les sections efficaces différentielles de diffusion ^sur l’azote, ^le phosphore ^et l’argon ^{en sont déduites} par

comparaison ^en effectuant les corrections d’énergie d’angle ^et d’angle ^solide nécessaires pour passer du

système ^du laboratoire aux systèmes du centre de masse des différents noyaux. Nous constatons qu la réaction 4°A(pp)4°A ^vérifie la formule de Ruther-

ford pour ^une énergie ^des protons comprise ^entre

1 000 keV et 1 800 keV. Nous pouvons donc ^nous référer aussi à l’argon. L’étalonnage ^en énergie ^du

Van de Graaff est obtenu _par référence aux réso-

nances (py) ^du fluoré ^telles qu’elles ^{ont été déter-}

minées _par Hunt et ses collaborateurs. Tout au cours des _mesures, nous nous référons régulièrement

FiG. 4.

Courbes d’excitation de 40 (App)40A. ^{La courbe}

en trait continu représente ^la section efficace différen-

tielle de Ruterford.

596

FiG. 5.

Courbes d’excitation de 31P(p,p) 31P. ^{La courbe en trait continu} représente ^{la section efficace} différentielle de Rutherford.

à la diffusion 40A(pp) 40A pour l’énergie ^de

1 090 keV correspondant ^{à une résonance} 19F(py).

3° ^Résultats expérimentaux.

Les deux courbes d’excitation 14N(pp)14N tracées pour Oem

94°05’,

et 170° 43’ mettent en évidence quatre résonances.

Nous avons étudié chacune de ^ces résonances en

mesurant des distributions angulaires ^{et en traçant}

des courbes d’excitation pour de nombreux angles,

dans le voisinage ^{de ces} résonances (*).

Les courbes d’excitation 4°A(pp)4oA tracées pour

(*) Ces résultats paraîtront ultérieurement.

597

6CM ^{= 125°} 16’, iilo ^{50’ et 1660 font} apparaître ^un

ensemble de résonances très aiguës, pour des éner-

gies ^des protons voisines de E1ab .

^{1900 keV.}

Dans cette région, ^nous faisons varier l’énergie ^du

Van de Graaff _par sauts de 0,5 keV.

Les courbes d’excitation 31P(pp)31P tracées pour

6CM ^{= 125o} 15’, 1430 ^{40’ et 1650} 29’ révèlent l’exis- tence d’au moins 5 résonances. Dans toutes ^ces mesures, l’énergie ^de l’accélérateur varie par ^sauts

inférieurs à 2,5 keV. Toutes les mesures ont été

répétées plusieurs fois afin d’éliminer les erreurs fortuites. Une estimation des erreurs relatives affec- tant nos mesures est en cours.

Nous nous proposons d’analyser ^{ces résultats}

afin d’étudier les niveaux excités de 150,32 S ^{et 41 K} correspondant ^aux résonances que nous avons rele-

vées, ^{et en} particulier ^de déterminer si possible ^le spin ^{et la} parité ^{de ces niveaux.}

BIBLIOGRAPHIE

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1959, pp. 856-848.

DIFFUSION ÉLASTIQUE ^{DE DEUTERONS DE} 11,85 ^{MeV SUR} Al, Si, P, ^S Par G. DEMORTIER (*) ^{et P. C.} MACQ,

Centre de Physique Nucléaire, Université de Louvain, Belgique.

Résumé.

Nous avons mesuré les distributions angulaires des deutérons diffusés élastiquement

sur 27Al pour ^une énergie ^des deutérons de 11,85 ^{MeV et sur} 28Si, 31P et 32S pour ^une énergie

des deutérons de 11,5 ^{MeV. La} région angulaire ^{étudiée se} situe entre 15° et 152°5.

Abstract.

We measured the angular distributions of elastically scattered 11.85 MeV deu- terons on 27Al and of 11.5 MeV deuterons on 28Si, ^31P and 31S. These angular distributions were

measured between 15° and 152°5.

LE JOIJRNAL DE PHYSIQUE ^{ET LE RADIUM TOME} 22, ^OCTOBRE 1961, ^{PAGE 597.}

Introduction.

La section efficace différen- tielle de diffusion élastique ^{de deutérons par des}

noyaux légers ^a été mesurée à différentes énergies [voir bibliographie ^dans [1], [2], [3]].

Nous avons repris ^à 11,85 ^et 11,5 ^{MeV la mesure}

de deux distributions angulaires déjà ^étudiées

dans cette région d’énergie : ^2’Al (11,15 MeV)

et 32S (10,95 MeV). ^{Nos résultats sont en accord}

avec ceux de Takeda [1] pour 27Al ; quant ^{au 32S} (95 %), nous avons élucidé une anomalie apparais-

sant dans ses résultats.

Nous avons également ^{mesuré la} diffusion élâs-

tique ^de, deutérons de 11,5 ^MeV par 28Si (92 %)

et 31P.

Dispositif expérimental.

Le faisceau de deu- térons de 11,85 ^{MeV du} cyclotron ^{du Centre de}

Physique ^{Nucléaire de} l’Université de Louvain

(fig. 1) ^est analysé ^{par un aimant} qui le défléchit de 550 à travers une série de collimateurs vers une

chambre à réactions circulaire ^{de 60 cm de dia-}

mètre (fig 2).

Celle-ci possède ^{un couvercle} supérieur ^niobile

autour de son axe. A ce couvercle ^sont fixés sui- vant un même rayon deux compteurs : ^le premier

du type proportionnel ^à remplissage classique Argon-Méthane, le second un scintillateur CsI de 2 mm d’épaisseur ^{monté sur} photomultipli-

cateur RCA 6199. Les deutérons diffusés sur une

cible placée ^{dans l’axe de la chambre} doivent,

pour atteindre le scintillateur (compteur E) ^tra-

verser la chambre proportionnelle (compteur DE)

où ils y perdent ^une partie ^{AE de leur} énergie. ^Les signaux ^{des deux} compteurs ^en coïncidence servent de

^{verrou » au} spectre ^{sortant du CsI} enregistré

sur 200 ^canaux d’un analyseur RIDL. Un choix