Désintégration du terbium 164

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Submitted on 1 Jan 1968

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Désintégration du terbium 164

E. Monnand, A. Moussa

To cite this version:

E. Monnand, A. Moussa. Désintégration du terbium 164. Journal de Physique, 1968, 29 (7), pp.545-

549. �10.1051/jphys:01968002907054500�. �jpa-00206689�

DÉSINTÉGRATION

DU

TERBIUM

164

Par E. MONNAND et A.

MOUSSA,

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

(Reçu

^{le 4 mars}

1968.)

Résumé. 2014

Étude

par

spectrométrie

03B3 du terbium 164

produit

par la réaction nucléaire

164Dy(n, p)164Tb

^{avec des neutrons de 14 MeV.}

L’énergie

^{maximum du}

spectre 03B2 E03B2

^{= 3,1 ± 0,1 MeV}

et la

période T1/2

^{= 3,2 ± 0,2 mn de 164Tb ont} été mesurées. Un schéma de

désintégration

radioactive de 164Tb est

proposé.

Abstract. ²⁰¹⁴

Study by 03B2

^and y

spectrometry

^{of 164Tb}

produced by

^the

164Dy(n, p)164Tb

nuclear reaction with 14 MeV neutrons. The maximum energy of

the 03B2 spectrum E03B2

^{= 3.1 ± 0.1 MeV}

and the half-life

T1/2

⁼ 3.2 ± ^{0.2 mn of 164Tb have} been measured. A

decay

^{scheme for}

164Tb is

proposed.

Tome 29 No 7

JUILLET

¹⁹⁶⁸

LE JOURNAL ^DE PHYSIQUE

L’isotope

164 du terbium n’a 6t6

signal6 jusqu’ici que

par Alstad et

Pappas [1] qui

l’ont obtenu a

partir

de

produits

de fission et lui attribuent une

p6riode

de 24 heures.

Au cours de la redaction de cet

article,

^{nous avons}

eu connaissance d’une etude de cet

isotope

par Kaffrell et Herrmann

[2].

Nous avons

produit

^{164Tb au} moyen de la reaction nucl6aire

164Dy(n, p)164Tb.

^Le

dysprosium (200 mg)

enrichi a

92,71 %

^en

164Dy ^provenant

du Laboratoire d’Oak

Ridge

^{est irradie avec un flux de neutrons}

de 14 MeV de l’ordre de 101° n.cm-2

s-1, produit

par ^un acc6l6rateur Sames de 400 kV du Service des Acc6l6rateurs du Centre

d’Etudes

Nucl6aires de Grenoble.

L’étude _par

spectrom6trie

y de la

désintégration

du 164Tb a ete effectuée a l’aide d’un d6tecteur semi- conducteur

Ge(Li)

^de

4,8

cm2 de surface et de

10,5

^mm

d’6paisseur,

dont la resolution ^est de

4,5

^keV pour la raie de 662 keV de 137Cs.

L’analyse

^du

spectre

^est faite a 1’aide d’un

analyseur Intertechnique (conver-

tisseur CA 13 et bloc m6moire BM

96)

^{de 2 048 canaux.}

La duree d’irradiation est de 4 mn. Le d6but de la

premiere

^{mesure a lieu 1 mn}

apr6s

la fin d’irradiation pour permettre ^la décroissance de 16N

(7 s)

^{et de}

165mDy (75 s).

^La duree d’une mesure est de 4 mn.

D’autres mesures de meme duree sont faites a la

suite,

ceci afin de suivre la décroissance de l’ échantillon et

de determiner ainsi la contribution des elements _para- sites :

165mDy (75 s)

^et

165gDy (2,3 h) produits

^{par la}

reaction

164Dy(n, y),162Tb (8 mn)

^{et 163Tb}

(19 mn) produits

par les reactions

162Dy (n, p)

^et

163Dy(n, p)

^et

enfin 161Gd

(3,6 mn) produit

par la reaction

164Dy (n, oc) .

La

figure

^{1 montre le}

spectre

^obtenu

apr6s

^somma-

tion de 8 irradiations successives et

apr6s

soustraction du spectre ^{no 2}

(t

^{= 5 mn a t = 9}

mn)

^du

spectre

^{no 1}

(t

^{= 1 mn A t = 5}

mn),

^{cette derni6re}

operation ayant

pour but d’61iminer le

plus possible

la contribution de

165gDy

^{et 163Tb de}

periode

^assez

longue. Apr6s cela,

il reste encore les raies

parasites

^{dues a}

165mDy

^{et 161Gd}

qu’il

n’est pas

possible

d’61iminer sans

separation chimique. Or,

^{vu la}

p6riode

^{de ce} corps ^et la

quantite

de matiere

irradi6e,

^{il n’est}

pratiquement

^pas

possible d’envisager

^{une telle}

separation.

^Le tableau ci-dessous

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:01968002907054500

546

p s

t

16

b

e

cd

Ol) s t

!

^m

(1)

0

^a

e r

r b

s

r C.)

--4

FI IG

F

547

FIG. 2. ^- Courbes de decroissance de différentes raies de 164Tb.

donne

1’energie

^et l’intensit6 des raies les

plus impor-

tantes, la raie de 169 keV servant de reference.

Des transitions de

plus

^haute

6nergie,

^au-dessus

de

1,5 MeV,

^{existent surement car le}

spectre

^{ne tombe}

pas a

zero, mais, l’efficacité

^{de notre d6tecteur d6crois-}

sant tres

rapidement

^avec

1’energie,

^{il ne nous a} pas ete

possible

^{de les} identifier. D’autre part, ^{une raie bien} visible a 1 780 keV a en realite une

p6riode

^de

2,3

^mn.

Nous 1’avons identifi6e comme

appartenant

^{a 28Al}

produit probablement

par la reaction

28Si (n, p)28AI à partir

du silicium

present

^comme

impuret6

^dans

l’oxyde

^de

dysprosium

^{enrichi et dans le conteneur}

en

polythene. D’ailleurs,

^{cette raie n’est} pas visible

quand

^{on irradie}

^l’oxyde

^de

dysprosium

^{naturel soi-}

gneusement

purifi6.

Nous avons mesure la

p6riode

^{de 164Tb en suivant}

la décroissance des

principales

^raies

(169, 215,

611 + ^{618 et 754}

keV),

^{nous avons obtenu une}

p6riode : T1/2

⁼

3,2 ± 0,2

^mn

(fig. 2),

^{en bon}

accord avec celle

indiqu6e

^{par Kaffrell et Herrmann :}

3,04 :::l::: 0,03

^mn

[2].

Une irradiation de 8 h ne nous a pas

permis

^{de mettre en evidence un isomere}

de

p6riode

^{24 h}

signal6

par Alstad et

Pappas [1].

^Si

cet isom6re

existe,

^sa section efficace de

production

par la reaction

(n, p)

^doit etre tres

petite.

Le

spectre

^de

rayonnements P

^a ete 6tudi6 au

moyen d’un scintillateur

plastique

^{de 5 X 5 cm.}

L’analyse

^{de ce}

spectre

par droite de Kurie

(fig. 4)

nous donne une

energie

^{maximale de 3 100}

keV,

valeur

legerement superieure

^à celle trouv6e par Kaffrell et Herrmann

[2] qui

^{est de 2} 930 keV. Dans les irradiations

d’oxyde

^de

dysprosium enrichi, l’impu-

ret6 de silicium d6crite

plus

^haut

gene beaucoup

pour 1’etude du

spectre

^{dans cette}

r6gion,

^car

1’energie

maximale du spectre ^{beta est tres} voisine de celle du spectre ^de 28Al.

Aussi,

nous avons fait la mesure

repre-

sent6e

figure

4 par irradiation

d’oxyde

^de

dysprosium

naturel

soigneusement purifi6,

^{les autres}

isotopes

^du

dysprosium

^{ne donnant} pas de

spectres

^{beta dans}

cette

region.

^{Les sources 6taient}

beaucoup

trop

6paisses

pour faire une

decomposition

valable de la droite de Kurie.

Les niveaux excites de faible

energie

^de

164Dy,

jusqu’a

^{1 225}

keV,

^{sont tres bien connus}

[3],

^{ils ont}

548

F’IG. 3. ^- Schema de

desintegration

^{de 164Tb} -->

ls4Dy.

ete obtenus _par differentes

m6thodes,

telles que reac- tions

(d, p)

^et

(p, p’),

excitation coulombienne et

capture neutronique

^dans

163Dy.

^Nous retrouvons bien dans notre

spectre

les transitions d6sexcitant ces ni-

veaux

d6jh

^{connus et nous pouvons} ainsi construire

un schema

(fig. 3) identique

^{a celui donne par}

Schult

[4] jusqu’au

niveau de 1 225 keV. L’attribu- tion des

spins

^et

parites

^{a ces niveaux est} celle donn6e par cet auteur. De nombreuses raies de forte intensite

présentes

^{dans le}

spectre n’ayant

pas trouve

place

dans ce

sch6ma,

nous avons ete amenes à chercher s’il n’existait _pas des niveaux

d’6nergie plus

^6lev6e.

Pour

cela,

nous avons fait des mesures de coinci- dences y-y ^{avec un}

système semi-rapide (2T

^{= 10-1}

s)

dont le

principe

^est la detection du passage ^a zero

d’impulsions bipolaires.

^{Ces mesures ont ete faites}

avec le d6tecteur

Ge (Li)

^{de 5 cm3 et un cristal}

NaI (Tl)

de

7,6

^X

7,6

^cm.

L’enregistrement

^est

biparamétrique (64

^{X 64}

canaux).

^{Ces mesures montrent en}

parti-

culier _que les _y de 611 et 618 keV sont en coincidence

entre eux et avec les _y de

215,

^{688 et} 762 keV. Nous

avons mesure aussi le spectre y ^en coincidence avec

la

partie

^du

spectre P

^{de haute}

6nergie,

^au-dessus

de

2,2

^{MeV. Ce} spectre ^montre seulement les transi- tions de

73,

^{169 et 259}

keV,

^la

premiere

^nettement

plus faible, relativement,

que dans le

spectre direct,

ce

qui indique

que la branche

P- d’énergie

^maximale

3 100 keV alimente

probablement

le niveau 4+ à 242 keV. Le bilan de

désintégration

^{est alors}

Qf3

⁼ 3 340 keV. La valeur

pr6vue

par la

syst6matique

des masses nucl6aires est 3 500 keV

d’après

les Nuclear Data Sheets

[3]

^{et 3 800 keV}

d’après

^la

compilation

de Mattauch et al.

[5].

Au-dessus de 1 225

keV,

^nous proposons des ni-

veaux a

1 588,

^{2 194 et 2 205}

keV, qui permettent

^de

placer

^toutes les transitions _gamma dont l’intensit6 est

suffisante

(>

³

%

de celle de la transition de 169

keV)

pour

qu’on puisse

^verifier

qu’elles

d6croissent avec une

p6riode

de l’ordre de 3 mn. Seules trois transitions

(346, 410

^{et 647}

keV)

relativement intenses

(ly -

²⁵

%

de la transition de 169

keV)

^{ne sont} pas

plac6es.

D’autres

transitions, plus faibles, appartiennent

peut-

549

FIG. 4.

Spectre

^de rayonnements ^{beta de 164Tb} ->

164Dy.

etre a

164Tb,

mais elles

peuvent

^{aussi etre dues a des}

contaminations,

^{comme on 1’a vu}

plus

^haut pour celle de 1 780 keV. Les bilans d’alimentation beta sont

indiqu6s

sommairement. Le niveau a 2 205 keV

reçoit

environ 42

%

^des

désintégrations,

^{celui a 2 194 keV}

environ 14

%

^{et celui a} 1 588 keV environ 38

%.

Les niveaux inferieurs sont peu aliment6s et la

pr6ci-

sion des bilans d’intensit6s des transitions _gamma est

insuffisante pour tirer des conclusions

pr6cises

^sur

I’alimentation beta.

Cependant,

^{on constate} que les niveaux de

spin

^{2 et 3 sont tres peu}

aliment6s,

^ce

qui, joint

^{aux remarques faites}

plus haut,

^est

compatible

avec un

spin

⁵⁺ pour le niveau fondamental de 164Tb.

Ce

spin

^{est celui}

pr6vu

par les

r6gles

^de

couplage

^de

Gallagher

^et Moszkowski.

Nous avons

place

^sur le schema le niveau 6+ de la bande K ⁼ 2 a 1 158

keV,

^trouve par reaction

163Dy( d, p) [6].

^La transition

qui

le d6sexcite vers le niveau 5+ de la meme bande est de tres faible

intensite,

et ce niveau est tres faiblement aliment6. La

precision

des mesures d’intensit6 ne

permet

pas ^une compa- raison utile des alimentations beta des divers niveaux de cette bande.

Le schema

propose

^{est tres} voisin de celui de Kaff- rell ^et Herrmann

[2],

^a

1’exception

du niveau à 2 818 keV _pour

lequel

^{nous ne trouvons} pas de ^tran- sitions surement attribuables a 164Tb.

Nous remercions la Direction du Centre

d’Études

Nucl6aires de Grenoble pour les moyens ^{mis a notre}

disposition.

BIBLIOGRAPHIE

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