Désintégration de 95Ru

HAL Id: jpa-00206645

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Submitted on 1 Jan 1968

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Désintégration de 95Ru

J.A. Pinston, E. Monnand, A. Moussa

To cite this version:

J.A. Pinston, E. Monnand, A. Moussa. Désintégration de 95Ru. Journal de Physique, 1968, 29 (4),

pp.257-262. �10.1051/jphys:01968002904025700�. �jpa-00206645�

DÉSINTÉGRATION

DE 95Ru

Par

J.

^A.

PINSTON,

E. MONNAND et A.

MOUSSA,

Laboratoire de Chimie Nucléaire, ^Centre d’Études Nucléaires de Grenoble, ^B.P. 269.

(Reçu

^le 14 octobre

1967.)

Résumé. 2014 Le

spectre

^de rayonnements 03B3 du 95Ru a été étudié avec des détecteurs

NaI (Tl)

et

Ge(Li)

^{et le}

spectre 03B2

^{avec un} cristal d’anthracène. Deux

groupes 03B2 d’énergie

^{maximum 1 200}

et 910 keV alimentent les niveaux à 336 et 627 keV. Le schéma de

désintégration

^{a été établi}

à

partir

des résultats ^de mesures de coïncidences

03B3-03B3 et 03B2-03B3.

Abstract. ²⁰¹⁴ The 03B3-ray

spectra

^{of the}

decay

^{of 95Ru} has been studied with

NaI(T1)

^and

Ge(Li)

^{detectors and the} 03B2-ray

spectra

^{with an} anthracene detector. Two beta groups of maximum energy 1 200 and ⁹¹⁰ keV feed the levels at 336 and 627 keV

respectively.

^The

decay

^{scheme of 95Ru has been}

reinvestigated using

03B3-03B3 and

03B2-03B3

coincidence

experiments.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE

1. Introduction. ^- Le ruthenium-95 de 99 mn de

p6riode

^se

d6sint6gre

par emission

P’

^et par

capture

electronique

^sur les niveaux excites du technetium 95.

Depuis

^sa d6couverte par

Eggen

^{et Pool}

[1] qui

l’ont obtenu par la reaction nucl6aire 92Mo

(oc, n)

^95Ru

au moyen de

particules

^{a de 20}

MeV,

^{les seuls travaux}

effectues sur ce noyau ^{sont ceux} de Schlascha

[2]

^et

Riehs et Warhanek

[3]

ainsi que 1’etude de Heur

[4]

dont nous avons

pris

connaissance a la fin du

present

travail. Ces différents auteurs ont obtenu 95Ru par reaction

(n, 2n)

^a

partir

^{de 96Ru avec des neutrons}

de 14 MeV

[2

^et

3]

^{ou des neutrons de 27 MeV}

[4].

II.

Prdparation

^{des sources. - Les sources de 95Ru}

ont ete obtenues en irradiant de 50 a 500 _mg de ruth6- nium naturel en

poudre

^{avec des neutrons de 14 MeV}

produits

par reaction

(d-t)

^{avec un} acc6l6rateur Sames de 400 kV

(flux

de l’ordre de 2 X 109

n . cm-2. s-1).

La section efficace de la reaction a ete estimee a

0,860

^barn par Rieder ^et Miinzer

[5].

Les

sources P

^{ont ete r6alis6es en}

dispersant

^du

ruthenium irradi6 en

poudre

^{dans une} solution de formwar de concentration 8

mg/cm3

^et

depose

^ensuite

sur un film mince de

Mylar

de 9 ym

d’6paisseur.

L’epaisseur

moyenne des sources ainsi obtenues etait de l’ordre de 10

mg/cm2.

III. Mdthodes

expdrimentales.

^- Pour la d6termi- nation des

spectres

y, nous avons utilise comme detec-

teur

une jonction

^au

germanium compensé

^au

lithium, fabriqu6e

par

R.C.A., poss6dant

^{une surface de}

4,8

^cm2

et une zone

d6pouill6e

^de

10,5

^{mm de}

profondeur.

Ce d6tecteur solide

couple

^{a un}

préamplificateur

^a

transistor a effet de

champ (Tc 130)

^{et a un}

amplifi-

cateur

principal (Tc 200)

^{donne une} resolution en

energie

de 3 keV pour le

photopic

de 122 keV de 57Co.

Les

experiences

de coincidences y-y ^ont 6t6 r6alis6es

au moyen d’un

syst6me lent-rapide (2T

^{= 40}

ns)

^de

type

classique.

Les d6tecteurs sont constitués _par des cristaux

INa(Tl)

^de

7,6

^cm de diam6tre et

7,6

^cm

d’épaisseur couples

^{a des}

photomultiplicateurs

^{54 AVP.}

Les

impulsions rapides amplifi6es

^{et mises en forme}

attaquent

^un

dispositif

de coincidences a diode tunnel realise au

laboratoire.

Les

impulsions

lentes alimen- tent, ^d’une

part,

deux s6lecteurs de bande

permettant

de

prendre

simultan6ment deux fenetres

d’6nergie

^sur

le

spectre,

^d’autre

part, l’entrée

^d’un

analyseur

^d’am-

plitude

multicanaux

(SA 40B-Intertechnique).

^La

porte

^de

l’analyseur

^{est ouverte}

chaque

fois que des

signaux provenant

du tiroir de coincidences

rapides

et des s6lecteurs monocanaux sont détectés en coinci- dence lente

(2T

^{= 2}

ps).

Cependant,

^{vu la}

p6riode

relativement courte, ^le

syst6me pr6c6demment

decrit laissant un certain nombre d’incertitudes sur

l’interpr6tation

^{des mesures,}

nous avons du lui

adjoindre

^un

syst6me

de coinci- dences bidimensionnel

employant

^{un cristal}

INa(Tl) (7,6

^{cm X}

7,6 cm)

^{et le}

d6tecteur Ge(Li)

^{de 5 cm3}

de volume. Les

impulsions

issues des deux d6tecteurs

sont

amplifi6es

par des

amplificateurs

^{a double}

ligne

a retard

(MAP 40) qui

^{d6livrent en} sortie des

signaux bipolaires, pouvant attaquer

^les

portes [i]

^et

[j]

^d’un

double convertisseur

analogue digital (CA

^25-Inter-

technique). Parallèlement,

^les

impulsions

^doublement

différentiées et d6tect6es _par la m6thode du _{passage à} zero d6clenchent un circuit de coincidences de

temps

de resolution 2T ⁼ 100 ns. Les

portes [i]

^et

[j]

^sont

ouvertes par l’arrivée d’un

signal

provenant ^{du circuit} de coincidences.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:01968002904025700

258

Ces mesures de coincidences y-y ont été

enregistr6es

sur un

analyseur

bidimensionnel

(BM

96-Intertech-

nique)

^{dans la}

configuration

^{32 X 128 canaux. Le}

taux de coincidences fortuites a ete vérifié en intro- duisant un retard suffisant sur une des

voies;

^{il a}

toujours

^{ete tres inferieur a 1}

%.

Pour le

spectre P,

le d6tecteur est un cristal d’an- thracène de 38 mm de diam6tre et de 12 mm

d’6pais-

seur associe a un

photomultiplicateur

^{53 AVP. Les}

mesures de coincidences

P-y

^ont ete r6alis6es avec un

systeme lent-rapide (2i

^{= 50}

ns)

pour

lequel la partie rapide

^etait

analogue

^a celle utilis6e dans le cas de coincidences avec le d6tecteur solide. Les _rayonne-

ments y 6taient d6tect6s par ^un cristal

NaI (Tl)

^de

7,6

^{cm X}

7,6

^{cm. Des mesures du meme}

type

^{ont 6t6} faites a titre de controle avec un

syst6me

⁴ⁿ

P-y

comprenant ^un double scintillateur

plastique place

dans un cristal

puits

^de

10,5

^{cm X}

12,7

cm, per-

mettant la detection simultan6e des deux

photons

d’annihilation.

FIG. 1. ^-

Spectre

y direct de 95Ru mesure avec une

jonction Ge(Li)

^{de 5 cm3.}

FIG. 2. ^-

Spectre

y direct de 95Ru mesure avec

une jonction Ge(Li)

et obtenu ^en

interposant

^{un ecran de}

plomb

^{de 6 mm}

d’6paisseur.

IV.

Spectres

^des rayonnements gamma. - IV .1. SPECTRES _Y DIRECTS. ^- En suivant la d6crois-

sance d’une source

(mesure

^{a des}

époques

^convena-

blement

choisies),

nous avons determine la contribu- tion des elements

parasites [97Ru (2,9 j),

^lo3Ru

(40 j),

105Ru

(4,44 h),

^95Tc

(20 h),

^96Tc

(4,3 j),

^99mTc

(6 h)]

et vérifié la

p6riode

du ruthenium-95

valeur en tres bon accord avec celle

indiqu6e

par les auteurs cites

précédemment.

Les

spectres repr6sent6s figures

^{1 et 2}

correspondent

a des

comptages

^{de 30 mn de}

duree;

^{ils ont ete obtenus}

apr6s

^une irradiation de 1 h 30 ^mn et un temps ^de refroidissement de 1 h pour

permettre

^{a 1°lTc}

(14 mn)

de d6croitre. 11 convient de remarquer que le

spectre represente figure

^{2 a ete}

enregistr6

^en

interposant

^un

ecran de

plomb

^{de 6 mm}

d’6paisseur

pour diminuer les ^taux de

comptage trop

6lev6s dus aux

rayonnements

de basses

energies qui

détérioreraient la resolution de

notre d6tecteur. Le tableau I donne les valeurs des

energies

^et des intensités relatives des rayonnements y attribués a 95Ru.

TABLEAU I

ENERGIES

^ET INTENSITES RELATIVES DES RAYONNEMENTS Y ^DE 95Ru DETECTEES AVEC UNE JONCTION

Ge(Li)

(*)

^{Intensite mesur6e en tenant}

compte

^{du double}

6chappement

^a 1 303 keV.

IV. 2. SPECTRES _y EN COINCIDENCES RAPIDES Y-Y

OBTENUS AVEC DES CRISTAUX

INa(Tl).

^{- Avec le}

dispositif

^de coincidences _y-y

lent-rapide,

^{nous avons}

enregistr6

^les spectres y ^en coincidences avec les bandes

d’6nergie

^{centr6es sur les} valeurs suivantes : 330 keV et 627 keV

( fig.

^{3 et}

4).

Les r6sultats de ces mesures sont resumes dans le tableau II.

FIG. 3. ^-

Spectre

^{y obtenu en} coincidences

(INa-INa)

avec l’ensemble des transitions de 291 a 336 keV.

FIG. 4. ^-

Spectre

^{y obtenu en} coincidences

(INa-INa)

avec la transition de 627 keV.

IV. 3. SPECTRES _y EN COINCIDENCES y-y ^OBTENUS

AVEC LE CRISTAL

INa(Tl)

^{ET LA} JONCTION

Ge(Li).

^-

Les cristaux

INa(T1)

^{utilises au cours des}

experiences pr6c6dentes

^ne

permettant

pas de

s6parer

^{les trois}

rayonnements d’énergie voisine,

^{a 300}

keV,

^nous

avons

entrepris

^{de nouvelles mesures} consistant a s6lectionner trois bandes

d’energies

^{centrees sur les}

rayonnements ^de

291,

^{301 et 336 keV sur la voie}

jonction (fig. 5, 6, 8).

D’autre part, nous avons observe les rayonnements

TABLEAU II

260

TABLEAU III

(*)

Coincidences avec des rayonnements

Compton

^du y de 511 keV.

FIG. 5. ^-

Spectre

y

(INa)

^{obtenu en} coincidences (INa-

Jonction)

^avec la transition de 291 keV.

FIG. 6. ^-

Spectre

^y

(INa)

^{obtenu en} coincidences

(INa- Jonction)

^avec la transition de 301 keV.

FIG. 7. ^-

Spectre

y

( Jonction)

^{obtenu en} coincidences

(INa-Jonction)

^avec 1’ensemble des transitions de 291 a 336 keV.

d6tect6s par la

jonction

^en coincidences avec 1’en- semble des raies a 300 keV

(fig. 7).

FiG. 8. ^-

Spectre

y

(INa)

^{obtenu en} coincidences

(INa- Jonction)

^{avec la} transition de 336 keV.

V.

Spectres fin.

^{- Aucune}

investigation

nouvelle du

spectre P n’ayant

^ete

entreprise depuis

^{les travaux de}

Riehs et Warhanek

[3],

nous avons ete conduits à r66tudier 1’emission d’61ectrons de 95Ru.

L’interprétation

^d’un

spectre

direct de

positons

avec un cristal d’anthracène est rendue difficile par 1’existence de sommations dans la mati6re du d6tecteur

entre

1’energie cin6tique perdue

par les

P+

^{et celle}

perdue

par les electrons

Compton

^{dus a} 1’existence de rayonnements d’annihilation de 511 keV. Pour etre certain de ne detecter _que

1’energie cin6tique

^des

electrons

positifs,

nous avons ete amenes a faire des coincidences avec la raie de 511 keV. Pour

analyser,

d’autre

part,

les branches alimentant les niveaux a 336

et 627

keV,

nous avons realise des coincidences ^avec les sommes vraies d6tect6es par le cristal

INa(Tl)

^aux

energies

de 847 keV

(336

+

511)

^{et 1138 keV}

(627

⁺

511).

L’analyse

de Kurie des spectres ^{ainsi obtenus montre}

( fig.

⁹

^b,

⁹

c)

que

1’energie

^maximum

^{1 200 ±}

^{30 keV}

est la _{meme pour} le spectre ^{direct et pour le}

spectre

en coincidence avec le

rayonnement

y de 336

keV,

et,

FIG. 9. ^-

Analyse

^{de Kurie des}

spectres P

^{observes en}

coincidences

P-y :

a)

^{Avec la somme}

(627 + 511 )

^keV.

b)

^{Avec la somme}

(336 + 511 )

^keV.

c)

^{Avec le} rayonnement ^{de 511 keV.}

d’autre

part, qu’une

^seconde

branche P

^{de faible}

intensite et

d’6nergie

^maximum

^{910 +}

30 keV ali-

mente le niveau a 627 keV

( fig.

⁹

a).

Nous _voyons

donc,

contrairement aux affirmations de Riehs et Warhanek

[3]

^{et de Heur}

[4],

que le niveau fondamental de 95Tc n’est pas aliment6 _par la

désintégration +

^{de 95Ru.}

VI. Schéma de

ddsintdgration.

^- Les r6sultats de

nos diverses

experiences,

^{et en}

particulier

^le spectre y obtenu en coincidence avec la raie de 301 keV

(fig. 6),

^,

nous ont

permis

de confirmer 1’existence des niveaux a

336, 627, 938, 1 435, 1747, 2 086

^{et 2 325 keV}

deja proposes

par D. Heur

[4]. Cependant,

la meilleure efficacite ^et le

grand pouvoir

de resolution du d6tecteur solide _que nous avons utilise nous ont

permis

^de

mettre en evidence les nouvelles transitions de

592,

1 120 et 653 keV d6sexcitant

respectivement

^{les ni-}

veaux a

928,

^{1 747 et 2 086 keV}

( fig. 10).

En outre, l’ observation de coincidences ^entre le

rayonnement

^{de 301 et} 1 051 keV d’une part, ^{et entre}

ceux de 627 et 1 352 keV d’autre

part, permet

^d’affir-

mer 1’existence certaine d’un niveau a 1 980 keV. Nous

noterons que le

photopic d’6nergie

1 985 keV d6tect6

avec la

jonction

^est certainement double et constitue des raies de 1 989 et 1 980 keV d6sexcitant

respecti-

vement les niveaux a 2 325 et 1 980 keV. En

conclusion,

ce niveau a 1 980 keV

remplace

donc les deux niveaux a 1 679 ^et 1 694 keV

proposes

par Heur.

Un nouveau niveau

d’6nergie

^{1 178 keV a} pu etre mis en evidence par 1’existence d’un

rayonnement

de 1 178 keV ^et par l’observation de coincidences

entre les _gamma de 551 ^et 627 keV.

La coincidence entre les raies due- 336 ^et celles de 750 keV de faible intensit6

suggere

1’existence _pos- sible d’un niveau a 1 085 keV. Nous ^noterons enfin que les

rayonnements

de faibles intensités de 2 250

et 1 784 keV

qui

d6croissent avec une

p6riode

^de

100 mn n’ont ete observes en coincidences avec aucun

des

rayonnements

^{de 300 ou} 627 keV. On peut ^donc formuler

l’hypothèse qu’ils

d6sexcitent des niveaux

FiG. 10. ^- Schema de

desintegration.

262

a 2 250 ^et 1 784 keV tout en

soulignant qu’aucune

cascade interm6diaire n’a ete observ6e.

L’analyse

^de 1’emission

P+

^{de 95Ru met en evidence}

1’existence de deux branches

d’6nergie

^maximum

1

190 ±

30 keV et

920 d=

30 keV alimentant les niveaux a 336 ^et 627

keV,

^{et donc un bilan}

d’énergie

de

désintégration

^{de 2}

^{540 ±}

30 keV. D’autre part, le niveau fondamental de 95Tc n’6tant _pas

aliment6,

nous formulons

l’hypothèse

que le niveau fondamental de 95Ru a un

spin 5/2+,

^ce

qui

^{est en accord avec les}

travaux

th6oriques

de Vervier

[6].

Le calcul des

log ft

^a

partir

^des

rapports

^d’embran-

chement

th6oriques K / + [7]

^{et des} intensités _y

indiqut

que les transitions

qui

alimentent les niveaux a 336

627,

^{1 433 et 2 325 keV} sont toutes

permises,

^ce qu

nous conduit a admettre _pour ceux-ci des

spins 5/"

ou

7/2, compte

^tenu du fait que ^nous n’avons trouvE aucune transition _y

partant

^{de ces niveaux} poul aboutir sur le niveau

1/2

^a 40 keV de l’isom6re d(

60

jours

^{de 95Tc.}

Nous remercions la Direction du Centre

d’Etude;

Nucleaires de Grenoble _pour les _moyens mis a notr(

disposition.

BIBLIOGRAPHIE

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