Détermination absolue de coefficients de conversion interne de transitions basse énergie dans 153Eu

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Submitted on 1 Jan 1963

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Détermination absolue de coefficients de conversion interne de transitions basse énergie dans 153Eu

P. Chédin, A. Moussa

To cite this version:

P. Chédin, A. Moussa. Détermination absolue de coefficients de conversion interne de transitions basse énergie dans 153Eu. Journal de Physique, 1963, 24 (11), pp.930-933.

�10.1051/jphys:019630024011093001�. �jpa-00205673�

BIBLIOGRAPHIE [1] VANHORENBEECK (J.), ^Nucl. Physics, 1962, 37, 90.

[2] ^WAY (K.) ^et al., Nuclear Data Sheets. [3] ^CAMPBELL (E. C.) ^{et FETTWEIS} (P.), Nucl. Instr. Meth., 1961, 14, ^272.

[4] ^VERVIER (J.), ^A paraître.

DÉTERMINATION ABSOLUE DE COEFFICIENTS DE CONVERSION INTERNE

DE TRANSITIONS BASSE ÉNERGIE DANS 153Eu

Par P. CHÉDIN et A. MOUSSA,

Faculté des Sciences de Grenoble, ^Centre d’Études Nucléaires de Grenoble.

Résumé. - Détermination des coefficients de conversion interne des deux transitions princi- pales ^{de basse} énergie dans 153Eu (69.7 ^{keV et} 103,2). La méthode utilise l’effet photoélectrique

externe dans un convertisseur, des radiations gamma ^et des photons ^{XK de} réarrangement. ^La géométrie employée minimise les corrections d’anisotropie photoélectrique.

Abstract.

Determination of internal conversion coefficients of the two main low-energy

transitions in Eu153 (69.7 ^{keV and} 103,2 keV). The external conversion (photoelectric effect)

of the 03B3-rays and rearrangement X rays is used.

The source-converter geometry ^minimizes photoelectric anisotropy corrections.

LE JOURNAL

PHYSIQUE ^TOME 24, ^NOVEMBRE 1963,

Introduetion.

Le nuclide 153Eu a donné lieu

jusqu’ici à de nombreux travaux. Les plus ^récents

s’attachent à préciser le schéma de désintégration,

mal connu pour les niveaux élevés. En outre, ^les

mesures des coefficients de conversion des transi- tions les plus ^intenses (69,7 ^et 103,2 keV) ^sont

encore assez divergentes [1].

Pour mesurer de façon ^{absolue et} indépendante

ces différents coefficients, ^{on a} pensé récemment à utiliser les avantages ^{de la} spectrométrie p. ^La méthode dite IEC [2] (internal ^external conversion)

a donné des résultats d’une grande précision [3].

Une autre méthode, que ^nous. appellerons IEC-YX utilise aussi les spectres de conversion interne et externe enregistrés ^au spectromètre p [4].

A la différence de la méthode IEC, il n’est pas nécessaire ici de connaître l’intensité relative des deux sources employées ^en conversion interne et externe. Par contre, ^{dans cette méthode} IEC-yX,

on enregistre ^les raies de conversion externe des

photons ^{K de} réarrangement. ^{Il faut donc} pouvoir

descendre bas en énergie.

Mais dans les deux _cas, la connaissance de la distribution angulaire ^des photoélectrons ^{est néces-} saire, cela pour chaque photon ^{X ou y} étudié ; ^les

études expérimentales ^{de ces} distributions sont rares [5] mais elles s’accordent convenablement

avec la théorie [6]. ^{Elles sont} inexistantes pour le domaine étudié ici (hv ¹⁰⁰ keV).

Nous avons utilisé les distributions angulaires

et les sections efficaces photoélectriques ^calculées

par Nagel, Hultberg, ^Olsson [6].

Par ailleurs, nous avons pensé ^{à diminuer} l’importance ^{de ce}

^facteur d’anisotropie

^des photoélectrons. ^{Nous avons donc} imaginé ^la géo-

métrie suivante : la source est répartie ^{suivant une}

surface cylindrique s’appuyant ^{sur un arc de cercle}

FIG. 1.

Coupe du container.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:019630024011093001

entourant le convertisseur;celui-ci ^étant placé ^sui-

vant l’axe du cylindre. L’angle ^ocmax doit être aussi

grand que possible (ici 1200) (fig. 1). ^Cette géo-

métrie minimise l’influence du ^« facteur d’aniso-

tropie ^{», elle ne la} supprime pas [7]. Des calculs sont en cours pour connaître le facteur / qui ^carac-

térise ^cette anisotropie pour la géométrie employée

et les énergies ^de photons considérées.

Appareillage. ^{- Nous avons utilisé le} spectro- mètre g à double focalisation du laboratoire [8]

avec des fenêtres de compteur ^{très minces. Les cor-}

rections de fenêtre ont été faibles ou négligeables.

Sources.

Elles sont obtenues à partir ^de l’oxyde SM203 ^{naturel ou enrichi} (99,1 % ^de 152Sm)

irradié pendant ^{une semaine dans un} flux variant de 5 X 1012 à 4 X 1013 nfcm2fs. L’oxyde ^{est mis en}

solution légèrement acide. Celle-ci est placée ^dans

une gorge creusée dans ^un container nylon ( fig. 1)

qui porte ^{aussi le} convertisseur. La solution occupe tout le volume (environ ² cm3) ^{de la} gorge : ^{3 mm} de large, ^{30 mm de} haut ; la distance _moyenne source-convertisseur est 6,5 ^mm. L’étanchéité est assurée par un joint torique.

Convertisseur.

Nous avons utilisé les éléments suivants : Mo, Ag, Sn, ^{Te. Le} spectre d’électrons est assez complexe ^{et seuls Mo et Sn ont} permis

d’isoler nettement les raies intéressantes. On éva- pore ^sous vide le métal, sauf pour le molybdène (évaporé ^{sous forme de} MoO3).

La masse superficielle, déterminée par pesée, ^a

varié de 20 à 100 03BCg/cm2.

^Les supports ^{sont en} mylar d’épaisseur ⁹⁰⁰ (Lgfcm2.

Conversion externe.

La figure ² représente ^le spectre général ^de éonversion externe avec un con-

vertisseur de molybdène. ^Les raies intéressantes sont notées : Ka, - K ; 69, 7 - K ; 103,2

^{K. La}

FiG. 2.

Spectre de conversion externe. Convertisseur M003.

raie Ka - K est double, ^elle provient ^{des deux} photons X, Ka1 ^et Krx2° ^{Les raies sont bien résolues}

et la déduction du fond Compton ^{assez aisée} (fig. 4).

Sur la figure 3, ^{on a mis en} parallèle ^{deux raies} 69,7 ^{- K l’une avec un} convertisseur de Sn,

l’autre de Mo. Dans le ^cas de l’étain, ^{la raie} 69,7

^{K est} fortement déformée par la présence

des raies K« - M (groupe ^{de 10} raies). ^Le pouvoir séparateur effectif pour ^cette raie est 1,3 %. ^Pour

les autres raies, ^ce pouvoir séparateur ^{varie de}

7 X 10-3 à 8,5 ^X 10-3, ^{donc est très} voisin de la valeur théorique : 6,2 ^{X 10-3.} Enfin, ^{avec un}

convertisseur d’Ag, le groupe de raies Ka- ^{M est}

séparé ^{de la} 69,7

^{.K et son} importance ^{est très}

sensible. Il nous semble donc difficile d’utiliser la raie 69,7

.K dans le cas de l’étain. Le spectre ^de

conversion externe donné par Suter ^et al. [1] ^nous paraît ^{déformé dans cette} région, peut-être par

l’absorption ^de la fenêtre.

Les raies de conversion externe permettent ^de

connaître les intensités relatives des photons

considérés. En supposant pour l’instant que le fac- teur d’anisotropie ^{varie de} façon négligeable ^entre

40 et 100 keV, ^{on obtient} (convertisseur ^de Mo) :

à comparer ^avec les valeurs données par Sund ^et al.

(0,13) ^{et Suter et al.} (0,19).

FIG. 3.

Raies de conversion externe des 69,7 ^et 103,2 keV.

FiG. 4.

Raies de conversion ^externe des X, Ka1, ^et Ka2.

Calcul des coefficients de conversion interne.

Nous devons utiliser les intensités relatives des électrons de conversion interne. On les note

NK(69,7), Nx(103,2) ^et N.K(y), ^{ce dernier terme} désignant l’intensité des électrons de conversion de toutes les transitions autres que celles de 69,7 ^et 103,2 ^keV.

En utilisant les résultats de Suter et al. (table 4a) [1], ^{on obtient :}

De même r(103,2)

1,57. ^En utilisant les me- sures faites au laboratoire par Monnand [9], ^on

trouve 2,52 ^et 1,71. ^Cette importante divergence provient essentiellement des intensités relatives :

pour Suter ^et al. et 0,68 pour Monnand.

Nous avons refait des mesures en conversion interne au laboratoire avec une source très mince.

Les premiers résultats donnent 0,57 pour le rapport

ci-dessus. La raie K - 69,7 possède ^un pied impor-

tant vers les basses énergies ^{et il est} probable que

ce pied ^a été surestimé précédemment [9]. Quant

à la K - 103,2 ^la présence ^{de la K - 97 ne} permet

pas ^une évaluation précise ^{de son} pied ^{basse éner-} gie. Ces difficultés d’appréciation expliquent proba-

blement les divergences ^{sur le} rapport ^ci-dessus.

Les coefficients de conversion sont donnés _par

la relation

p ^: est le nombre de photons ^Ka par photon ^Xx

émis (séries Ka, Kf3, etc...) ;

T : est la section efficace photoélectrique ;

m.K est le rendement de fluorescence K ; f ^{: est} le facteur d’anisotropie ^défini plus ^haut.

Le coefficient de conversion du _y 103,2 ^keV

utilisé les résultats (concordants) donnés par Mo et Sn. Celui du _y 69,7 ^keV utilise seulement les résultats donnés _{par Mo} comme on l’a expliqué précédemment.

En utilisant les mesures de Suter et al. [1] ^en

conversion interne, ^{on trouve}

En utilisant nos résultats récents, ^{on a} respec- tivement 5,1 ^et 1,38. ^{L’accord est} satisfaisant.

Ces valeurs s’accordent convenablement avec les

mesures les plus ^récentes [1] ^{et avec} les valeurs

théoriques calculées par Suter (4,41 ^et 1,43). ^Le

coefficient du 69,7 ^{keV étant un} peu plus élevé,

Les résultats définitifs seront donnés _pro- chainement quand ^{les mesures de conversion}

interne seront achevées et après correction due aux

facteurs d’anisotropie.

Cette méthode IEC-y,X ^est susceptible ^{de donner}

des résultats intéressants à condition de prendre

les précautions habituelles pour le domaine des basses énergies. ^{Elle reste} probablement ^moins pré-

cise que la méthode IEC, ^surtout quand ^celle-ci

utilise une source unique [3], par contre,, ^{elle ne}

nécessite que des rapports de section efficaces

photoélectriques ^{et des} rapports de facteurs f.

Nous remercions particulièrement le Docteur S. Hultberg ^et le service de calcul BESK ^de Stockholm qui ^{nous ont fourni} aimablement les calculs nécessaires à ce travail.

Note ajoutée à la correction des épreuves.

La moyenne de nos mesures récentes en conversion interne donne pour les quantités ^{r :}

Après correction s dues aux facteurs f, que ^{nous avons} calculés [10] ^{et à} l’absorption, ^on trouve finalement :

La différence avec les résultats annoncés ci-dessus (4,9 ^et 1,4) provient essentiellement des facteurs d’anisotropie f.

Les valeurs anormalement élevées de ces deux coeffi- cients s’expliquent probablement par des effets de diffusion.

BIBLIOGRAPHIE [1] ^SUND (R. E.) ^et WIEDENBECK (M. L.), Phys. ^Rev.

1960, 120, 1792.

SUTER (T.), ^{REYES SUTER (P.),} GUSTAFSSON (S.) ^et

MARKLUND (I.), ^Nucl. Physics, 1962, 29, ^33.

[2] ^HULTBERG (S.) et STOCKENDAL (R.), ^Arkiv f. Fysik, 1959, 14, ^565.

[3] ^FREY (W. F.), ^HAMILTON (J. H.) ^{et HULTBERG} (S.),

Arkiv f. Pysik, 1962, 21, ^383.

[4] ^JOSHI (M. C.), ^SUBBA-RAO (B. N.) ^{et THOSAR} (B. V.),

Proc. Indian Acad. Sc., 1957, ⁴⁵ A, ^653.

[5] ^HULTBERG (S.), ^Arkiv f. Fysik, 1959, 15, ^307.

SUJKOWSKI (Z.), ^Arkiv f . Fysik, 1961, 20, ^269.

[6] ^HULTBERG (S.), ^NAGEL (B.) ^{et OLSSON} (P.), ^{Arkiv f.}

Fysik, 1961, 20, ^555.

NAGEL (B.), ^Arkiv f . Fysik, 1960, 18, ^1.

[7] ^OMS (J.) ^{et CHÉDIN} (P.), Communication au colloque

et article à paraître.

[8] ^MoussA (A.) et BELLICARD (J. B.), ^J. Physique Rad., 1954, 15, ^{85 A.}

[9] ^MONNAND (E.) ^{et MOUSSA} (A.), ^Nucl. Physics, ^1961, 25, 292. MONNAND (E.), ^{Thèse de 3e} cycle, Lyon, 1960.

[10] ^CHÉDIN (P.), ^{Thèse de 3e} cycle, Grenoble, septembre

1963.