Contribution à l'étude des centres F dans les halogénures alcalins

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Submitted on 1 Jan 1954

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Contribution à l’étude des centres F dans les halogénures alcalins

Guy Perny

To cite this version:

Guy Perny. Contribution à l’étude des centres F dans les halogénures alcalins. J. Phys. Radium,

1954, 15 (5), pp.356-358. �10.1051/jphysrad:01954001505035601�. �jpa-00234932�

356

pour unite : l’angstr6m pour ^a, le kiloelectron-volt pour b et le centimetre carre par gramme Les int6grales ^{Y ont} pour dimensions : ^1° nombre de photons; ²⁰ kiloélectronvolts; ³⁰ ionisation de l’ air

en roentgens par seconde. Les ordonn6es ^{ont ces} memes dimensions, divisees par celles de l’abscisse

correspondante.

n (x) xp, YP’ p (x) ^sont des nombres ^sans dimen- sions.

Manuscrit _{reçu le}

d6cembre 1953.

BIBLIOGRAPHIE.

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Radiology, 1931, 16, ^856.

CONTRIBUTION A L’ÉTUDE DES CENTRES F DANS LES HALOGÉNURES ALCALINS Par GUY PERNY,

Institut de Physique ^de Strasbourg.

Sommaire.

Étude expérimentale ^des halogénures alcalins contenant des centres F. Recherches portant

des cristaux de Na Cl synthétique ^pur ayant pour ^but de mettre

évidence les phéno-

mènes qui résultent de « l’effet de fatigue » provoqué ^{dans les} cristaux irradiés plusieurs fois de suite

aux

rayons X. On signale

effet halo

: lors de l’irradiation d’un cristal contenant des centres F il

apparaît

le contour de la plage ^insolée

relativement large, ^de plus grande absorption.

On propose, pour l’explication ^de

phénomène, que les électrons libérés lors de la photodestruction

des centres F, reforment de nouveaux centres, après avoir parcouru

certaine distance dans le réseau. Le halo est accompagné d’une faible luminescence. On signale également l’apparition ^de

bandes d’absorption nouvelles, stables à la température ^ordinaire.

LE JOURNAL ^DE PHYSIQUE ET LE RADIUM. TOME 15, ^MAI 1954,

Introduction.

Les propriétés optiques ^des

centres F produits dans des cristaux d’halog6nures

alcalins par irradiation de ^ces derniers avec des rayons X, ^{ont ete 6tudi6es} par de nombreux cher- cheurs, principalement par W. Pohl [ 1 J, ^{F. Seitz} [2]

et Smekal [3]. Les m6thodes d’investigation ^sont

peu variables d’un auteur a 1’autre. Ils utilisent surtout, pour l’etude des courbes d’absorption, ^des spectrophotometres ^a enregistrement automatique.

Les centres F sont le plus ^souvent produits par des rayons ^X de 5o kV.

Nous avons 6tudi6 des cristaux d’halog6nures

alcalins synth6tiques ^{en utilisant un} montage spec-

trophotometrique ^constitue par ^un monochromateur

simple ^{et une cellule a} multiplicateur d’electrons du type ^Maurer pour 1’etude du spectre ^visible.

Nos courbes d’absorption ^{sont trac6es} point par

point. ^{Les erreurs sur les} longueurs ^{d’onde sont de}

l’ordre de À = -+ 20 A. Les erreurs sur les densités

optiques sont surtout dues a la difficult6 d’obtenir des valeurs de I0 reproductibles. ^Cette quantite

varie légèrement d’une lame de comparaison ^{a 1’autre}

et depend ^{de la} perfection ^du polissage. L’impr6-

cision sur les maxima des bandes d’absorption ^ne depasse pas

L’6talonnage ^du monochromateur a ete fr6quem-

ment contr6l6. Pour la production ^{des centres} F,

nous avons utilise un g6n6rateur de rayons ^X medical qui donne des rayons moyens (1). ^Nos

dur6es d’insolation ont ete plus longues que celles des autres chercheurs, ^et nous avons utilise des cristaux plus 6pais, ^afin d’obtenir de plus grandes absorptions ^{dans la bande F.}

Au cours de notre etude nous avons obtenu des résultats nouveaux que ^{nous nous} proposons de d6crire dans ce Memoire.

Phenomenes observes.

Nous avons 6tudi6 (1) Les insolations

rayons X ont ete faites

Centre de Radiologie ^de l’h6pital ^de Strasbourg. Je tiens a presenter

mes

vifs remerciements a M. le Professeur Gros qui

^bien voulu mettre a

disposition ^les installations dc

labo- ratoire.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01954001505035601

357 des ciristaux due Na ⁽¹¹ synthétiques, prepares ^aux

laboratoires O.N.E.R.A., colore par rayons X, ^et dont la bande F a élé palie ^au moyen de lumifre naturelle 6mise par ^une lampe ^{SP 500 et filtree}

Halo

Fig.

- Halo d’une plage ^insol6c rectangulaire.

par ^un écran Wratten 49 A. La hande de trans- mission de cet écran correspond a peu pres ^{a la}

bande d’absorption ^des centres F. Toutes nos mesures

ont ete effectu6es a la température ^ambiante.

10 On observe, apres destruction des centres F

avec une longueur ^d’onde contenue dans la bande F,

un halo de plus grande absorption limitant la plage palie ^{et ceci} quelle que soit la forme géométrique

de cette derniere (fig. 1).

2° On a signal6 que des cristaux ^{irradi6s avec}

Fig. 3.

Na Cl a

C. Échantillon A.

Absorption dans l’ultraviolet.

des rayons X ^et palls ^a plusieurs reprises pre-

sentaient dce lmoloietes différentes dc celles des cristaux frais. ()n a clonnc lw nom d « effet de

fatigue >> ^{A ce} changement ^ell’ propriétés [4]. ^Nous

avons observe des bandes d’absorption ^dont 1’appa-

rition est consecutive a un tel cf1’et. Ces handes

Fig. 4.

^{Na Cl} a 20° C. Rehantillon A.

Absorption ^dans l’infrarouge.

n’existent _pas dans des cristaux non fatigu6s. ^Nous

avons observe _par ailleurs _{que la} bande :1B1 de Molnar

[5] n’apparaissait ^{que dans} des cristaux presentant

un effet de fatigue; ^{cette bande est} peut-etre accompagnee de deux bandes tres faibles a 03BB = 6400 Å.

eft ). = 8 05o v (fig. 2). ^De plus ^une bande situ6e du cote des courtes longueurs ^{d’onde de la bande F}

a I.

300 B, ^{a ete observee} (fig. 3) (2). ^Cette

derniere avait 6t6 mentionnee sous reserves par

Duerig [6] ^{a 50 K. Nous} signalons egalement ^l’exis-

tence de trois bandes faibles dans l’infrarouge ^situees

Fig ^5.

Luminescence dc Na Cl. Halo circulaire.

Échantillon à 4/10e ^de millimetre de la plaque.

Pose : 24 ^h.

1. Carre gris : luminescence de l’ensemble du cristal; ^{2. Halo} blanc : luminescence plus ^{intense du} halo; 3. Centre gris : faible luminescence de la plage iiisol6e; ^4:. Cercle noir : absence de luminescence d’une plage d6color6e 3 h plus ^t6t.

(2) ^Nous remercions M. le Professeur Kirrmann dui

bien voulu mettre a notre disposition

spectrographe ^auto- matique pour l’ultraviolet type ^Unicam.

(3) ^Nous remercions M. le Professeur Sadron qui

^bien

voulu mettre h notre disposition

spectrographe

gistreur pour l’infrarouge type Perkin-Elmer, ainsi que

358

3° Nous avons observe que dos cristaux ^tr6s purs irra(li6s ^avec de la lumiere absorbée par les centres F présentent ^une faible luminescence. Cette emission est situee dans le domaine spectral ^visible;

elle est decelable a 1’oeil nu apres ^une accommodation de 20 mn environ a l’obscurit6. Nous reproduisons

ci-contre Fenregistrement ^{de cette} luminescence ^sur

une plaque photographique ultra-rapide (2ooo ASA),

le cristal n’etant pas ^en contact avec la plaque.

Cette luminescence est trop ^faible pour ^se preter

a une etude photom6trique ^du spectre d’6mission.

Ce phenomene ^{s’6tend a tout le cristal, mais il}

est tres fortement accentué dans le halo (fig. 5).

Sa duree de vie est de quelques ^heures, sauf pour ^la

plage insol6e, ^dont la luminescence semble etre de courte dur6e.

Etude du halo.

Le halo est obtenu ^avec le maximum d’efrlcacite (rapidité ^de formation, ^accrois-

sement du coefficient d’absorption) par photo- palissement ^{avec de la lumiere} comprise ^{dans la}

Fig. ^6.

^{Courbe de densite} optique

de la photographie ^{du halo.}

bande ^F (filtre Wratten 49 A). Des excitations en

lumiere jaune ^seule (filtre Wratten W 16, ^corres- pondant ^{aux bandes} R, ^et R2), ^ou rouge seule

(filtre ^{Wratten W} 25, correspondant ^{a la bande} M),

n’ont pas provoque ^{de halo} observable. L’etat de

polarisation ^{de la lumiere} excitatrice ^ne semble pas avoir d’importance pour la formation du halo.

Le spectre d’absorption ^du cristal, mesure dans le

M. Heintz, Charge de Recherches

C. N. R. S., qui

^fait 1’enregistrement ^du spectre ^{de la} figure .,’I.

halo meme, n’a pas montre d’autres bandes que celles du cristal color6 primitif : ^{la hande} F y est

simplement ^accentu6e (augmentation ^{du nombre}

des centres F). ¹¹ n’a pas ^ete possible ^de photo-

m6trer le halo ^sur 1’echantillon meme, ^car l’influence du faisceau de Iumière sur les bandes F et autres

pendant la duree des mesures est trop importante

pour pouvoir ^etre negligee. ^{Pour éviter cet inconv6-} nient, nous avons photographié le halo. La courbe de la figure ⁶ repr6sente ^la courbe de densite optique

du clich6. La duree de vie du halo est superieure

a un mois. Nous avons essay6 ^de produire ^{ce halo}

un mois apres l’insolation aux rayons X; ^toutes

autres choses 6gales, nous avons obtenu un halo

beaucoup plus faible que ^dans des irradiations faites imm6diatement apres le traitement aux

rayons ^X.

Interpretation.

Les diff6rentes observations

sur le halo d6crites ci-dessus ^nous permettent ^de

conclure _{que la} formation de celui-ci est due a la diffusion d’electrons lib6r6s dans la plage ^irradi6e

lors de la photo destruction ^des centres F. Ces electrons diffusent dans toutes les directions ^en formant de nouveaux centres F (et peut-etre F’).

Ceux de ces centres qui ^{se sont reformés dans la} plage ^{irradi6e, sont a leur tour} d6truits, par ^contre les centres produits ^{dans les} plages ^{non irradiees} persistent ^{et forment un} halo. Les centres F du halo diffusent a leur tour dans la plage palie ^et

vers le reste du cristal.

11 est probable que 1’etude ^{du halo} permettra d’obtenir des donn6es ^sur la distance moyenne qui s6pare ^le point ^{du cristal dans} lequel ^{un electron a}

ete lib6r6 par photodestruction ^{et le} point ^{ou cet}

electron produit un nouveau centre F (ou F’), apres ^{avoir ete} capt6, soit par ^une lacune, ^soit par

un centre color6. L’6tude math6matique ^{de ce} phenomene ^sera publi6e prochainement.

Ces phénomènes ^ne semblent pas ^{avoir ete} observes

jusqu’A present. ^Des 6tudes relatives a la lumi-

nescence de la bande F de Na Cl pur ^{et a} la for- mation de bandes nouvelles sont en cours et feront

l’objet ^de publications detaillees.

Ces recherches ont ete effectuees a l’Institut de

Physique de l’Universit6 de Strasbourg ^{sous la}

direction de M. S. Nikitine, Maitre de Recherches

au C. N. R. S. Je remercie M. S. Nikitine _{pour les} conseils et encouragements qu’il ^{m’a donn6s et} pour la discussion des resultats obtenus.

Manuscrit reçu le 22 janvier 954.

BIBLIOGRAPHIE.

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