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Submitted on 1 Jan 1957
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Sur le rayonnement γ émis au cours de la transmutation RaD → RaE
Marcel Frilley, Manuel Valadares
To cite this version:
Marcel Frilley, Manuel Valadares. Sur le rayonnement γ émis au cours de la transmutation RaD
→ RaE. J. Phys. Radium, 1957, 18 (7), pp.468-473. �10.1051/jphysrad:01957001807046800�. �jpa- 00235689�
SUR LE RAYONNEMENT 03B3 ÉMIS AU COURS DE LA TRANSMUTATION RaD ~ RaE
Par MARCEL FRILLEY et MANUEL VALADARES,
Laboratoire Curie, Paris, Laboratoire du Grand-Aimant Permanent, Bellevue.
LE JOURNAL DE PHYSIQUE LE RADIUM 18, 1957,
En raison de sa constitution particuli6re, Ie rayonnement y 6mis au cours de la transmutation RaD - RaE a d6jh fait l’objet de travaux tres nombreux. Il est, en effet, constitue presque en totalite par une emission de 46,5 keV qui a 6t6
identifi6e comme un rayonnement M1.
Il en r6sulte, d’une part, que 1’interpretation du spectre magn6tique d’électrons secondaires est par- ticulierement int6ressante pour la confrontation des coefficients de conversion experimentaux avec
les calculs th6oriques de Rose et de Sliv.
Le second point remarquable est que l’analyse
des spectres d’électrons de conversion n’a permis
de mettre en evidence que ]a transition y de
46,5 keV, tandis que d’autres ont ete observ6es par spectrographie des photons (diffraction cris-
talline en particulier).
Certaines de ces transitions sont d’ailleurs con-
test6es, seule celle de 32 keV apparait bien nette-
ment dans les spectres diffract6s [1], [2] (fig. 1). La
mesure precise des energies des transitions per- mettra de compl6ter le schema des niveaux.
FIG. 1. - Spectre du rayonnement y du RaD obtenu par diffraction cristalline.
En vue de la confrontation des resultats exp6-
rimentaux et th6oriques, on peut envisager, d’une part, le coefficient de conversion global du rayon- nement y dans les niveaux L (cf 3,5 photons de 46,5 keV pour 100 désintégrations, coefficient de conversion 18 [3]), mais la connaissance precise des rapports des coefficients de conversion dans LI, Ln, LIII, etc... est plus accessible. Dans ce but,
nous avons repris 1’etude des spectres d’electrons de conversion en utilisant la methode de pr6-acc6-
16ration [4] qui permet d’ameliorer la detection
photographique d’électrons de faible 6nergie et des comparaisons pr6cises d’intensités des raies.
Les resultats figurant dans ce premier mémoire
concernent les raies de conversion du rayonnement
y de 46,5 keV.
1. energies des raies de conversion du rayon- nement y de 46,5 keV. - Nous avons utilise la
m6thode classique de deviation magn6tique a 180°
dans un aimant permanent. Les champs magn6- tiques employés 6taient compris entre 35 et
50 Oersted, les rayons de courbure correspondants
variant de 12 cm (raie A, 50 Oe) a 21 cm (raie D,
35 Oe). Dans la region explor6e, correspondant a
des energies d’électrons comprises entre 30 et
46 keV, la dispersion allait de 0,240 keV jmm (50 Oe) a 0,185 keV/mm (35 Oe).
Les spectres ont ete enregistr6s soit sur film Ilfex, soit sur plaque Superfulgur. Dans l’impossi-
bilite de r6aliser des sources 6troites, nous avons
utilise une variante assez rarement employee de la
méthode classique, en plaqant la source dans le plan de la plaque et en r6duisant la largeur de la
fente. Avec une source de largeur sup6rieure à
1 mm et une fente de l’ordre de 0,1 mm, les raies
obtenues sont tres fines. ’
La determination des valeurs de BR a ete faite par comparaison avec le spectre correspondant à
la transmutation Th C --> Th e". La source de RaD
a ete activ6e dans une atmosphere de Tn et les
deux spectres pouvaient etre obtenus ainsi simul- tanement. La mesure des distances entre les raies
a ete faite sur les enregistrements obtenus avec un
microdensitometre Vassy.
Les raies A et B du spectre Th C -+ Th C" ont
et e prises comme references avec les valeurs de BR déterminées par K. Siegbahn et K. Edvarson [5],
TABLEAU I
(1) Sur nos clich6s les plus exposes, on observe la conver-
sion en MIV mais l’intensit6 est trop faible pour qu’on puisse determiner sa position avec precision.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01957001807046800
469
soit respectivement 534,21 et 652,40 gauss. cm,. La
conversion en.energie des valeurs de BR a 6t6 faite d’apres les tables de Gerholm [6].
Les énergies des raies de RaD - RaE ont fait l’objet de mesures nombreuses mais assez an-
ciennes. Les plus pr6cises sont celles de Curtiss [7],
elles ont ete reprises par Braga [8] en 1944. Le
tableau I permet de comparer ces mesures h celles que nous avons obtenues.
Le classement de ces raies au moyen des niveaux
d’énergie calculés par Y. Cauchois pour Z =
83 [9] est donne dans le tableau II.
FIG. 2. - Spectres d’61ectrons de conversion obtenus en
employant un champ magn6tique de 50 Oersteds. Le clich6 b), surexpos6, montre plus nettement la conver-
sion en Mm.
TABLEAU II ENERGIES (KEV)
L’6nergie y obtenue est de 46;503 ::l: 0,015 kev,
elle concorde avec les valeurs rnesur6es par spectro- graphie cristalline dont la plus precise est celle de
T. Ewan et M. A. S. Ross [10] sbit 46,52 ± 0,02 keV
II. Intensity relatives des raies de conversion.
- Les energies des raies a comparer sont com-
prises entre 30 et 46 keV. La mesure de leurs inten- sit6s relatives sur un spectre obtenu sur plaques photographiques pr6sente certaines difficultes qui peuvent etre 61imin6es par la m6thode de pre-acce-
16ration des electrons [4].
Nous avons 6tudi6 la variation du noircissement photographique en fonction de 1’energie des 6lee-
trons en acc6l6rant ceux-ci sous des differences de
potentiel de 1, 1,5 et 2 kV. Dans l’intervalle des
energies consid6r6es, le noircissement produit par chaque electron augmente avec son énergie. La pré-accélération provoque done un accroissement d’intensit6 des raies, bien que l’augmentation de R
tende h la diminuer. Le nombre d’electrons contri-
FIG. 3. - Spectre d’electrons de conversion obtenu en employant un champ magnetique de 35 Oersteds.
FIG. 4. - Determination des energies des raies de conversion du rayonnement y de 46,5 keV du ;RaD par comparaison
avec les raies etalons du Th B + C.
buant a la formation d’une raie doit egalement etre
accru par la pré-accélération, mais nous avons
admis que des accelerations de 1 h 2 kV ne doivent pas alterer sensiblement les rapports d’intensit6s de raies de 30 a 46 keV. Toutefois, des expériecces
dont en cours pour verifier cette hypoth6se. Pour
n’avoir a comparer que des raies enregistr6es avec
ses intensites du meme ordre, nous avons formé
FIG. 5. - Microphotogramme du cliché b) de la figure 2.
sur chaque plaque deux spectres avec des temps de
pose difiérents. Les deux spectres se trouvaient juxtaposes, soit par deplacement de la plaque entre
les deux poses, soit par suite de la pre-acceleration appliqu6e a l’un d’eux. Nous avons constate, en
utilisant des sources d’intensit6s diff6rentes et des
temps de pose varies, que la loi de réciprocité était
vérifiée. Le tableau III permet de comparer les
rapports des intensites Li : LIT et Ln : LUI, obte-
nus par diff6rents experimentateurs et par nous-
memes, avec les valeurs th6oriques de Rose et
Goertzel [11]. Nous pensons que nos valeurs sont les plus pr6cises en raison de l’utilisation d’un
pouvoir s6parateur élevé et de 1’elimination de difiérentes causes d’incertitude dans la compa-
raison des intensités. Elles sont voisines toutefois de celles de Cranberg [12] qui a utilise comme nous
la detection photographique, quoiqu’avec un pou- voir s6parateur plus faible. Nos rapports sont inf6-
rieurs aux valeurs th6oriques, le premier de 15 %,
le second de 40 % environ. Sliv n’a pas encore
publi6 ses calculs relatifs aux couches L, mais il
pense que les corrections a apporter aux valeurs
FIG. 6. - Microphotogramme du cliche b) de la figure 2.
th6oriques devront les rapprocher des resultats
experimentaux (1).
Les rapports L, : LII : LIII que nous obtenons sont diff6rents de ceux que nous avions adopt6s lorsque nous avons 6tudi6 par diffraction cristalline le spectre L du RaD [16]. Nous avons obtenu de
nouveau ce spectre avec une source de RaD ne
(1) Au cours de la discussion qui a suivi la communi- cation de RosE au Colloque de l’Institut du Radium en
1954 [13], SLiv a indique que la correction qu’il a calculee
doit conduire, pour Z = 83, a multiplier les coefficients de conversion de RosE dans les niveaux K et LI par un facteur 0,65. Il faudrait supposer que les facteurs relatifs a Lil et Lill sont ci 0,75 et ~ 1 pour que 1’accord soit realise avec nos résultats experimentaux, ceci en admettant
que le rayonnement y de 46,5 kev est un M1 pur.
TABLEAU III
471
FIG. 7. - Sur le m6me film, spectre normal et spectre acc6l6r6 par 1 500 V. Rapport des temps de pose clich6 a) 1 : 1 ; cliché b) 10 : 1.
FIG. 8. - Microphotogramme du clich6 b) de la figure 7. FIG. 9. - Microphotogramme du cliche b) de la figure 7.
FIG. 10. - Spectre L du RaD obtenu par diffraction cristalline.
472
TABLEAU IV
TABLEAU V
(1) Cette raie doit etre probablement classee comme MIII.
contenant pas une quantite appreciable de Pb (fig. 10) (les raies L du Pb n’apparaissent plus dans
le spectre obtenu), mais 1’effets Coster Kronig modi-
fiant tres sensiblement la r6partition des exci-
tations par conversion interne des niveaux L, ces
nouveaux resultats ne permettront pas de reviser
nos conclusions ant6rieures tant que la r6partition
des intensités dans le spectre L de photons ne sera
pas connue d’une mani6re plus precise.
Le tableau IV est relatif aux rapports Lr : MI, MI : MII, Mn : MIII, MIII : Mlv, M, : NI, N1: : DI.
Il montre un accord satisfaisant entre les diff6rents resultats experimentaux et théoriques, a 1’excep-
tion du rapport MIII: W v (1).
Nous ne donnons qu’h titre indicatif les rapports
(1) Note ajout6e a la correction. Nous venons de rece-
voir de nouvelles tables de coefficients de conversion cal- cul6s par M. E. RosE pour la couche M. Par interpolation
on obtient, pour le rayonnement qui nous interesse, les rapports :
Mi : MII = 9,32, MII : Mm = 13, MIII MIV == 7,6.
Ces nouvelles valeurs font donc disparaitre le desaccord que nous signalions entre l’experience et la theorie pour MIII : MIV.
LI : M1 et MIII : Miv que nous n’avons pas mesures avec soin, le premier en raison de la grande difference d’énergies des raies, le second à
cause de la faible intensite de la raie Miv.
Cependant, nous avons observe experimenta-
lement que la raie MIV est beaucoiip plus faible
que la raie MIII, le rapport, appr6ei6 visuellement,
6tant de l’ordre de 10, tandis que les calculs de Church et Monahan [17] relatifs a la conversion dans la couche M donnent, pour un rayonnement M1, un rapport MIII : MIV - 0,45.
La comparaison des tableaux III et IV permet
de constater que pour un rayonnement MI, les rapports experimentaux L1: Ln : LIII et MI :
MII : MIll sont du m6me ordre de grandeur.
Dans le tableau V nous avons r6uni les intensités,
d6duites des tableaux precedents, pour 1’ensemble du spectre, rapport6es a l’intensit6 de la raie LI.
Conclusion, - La mesure precise de renergie de
la transition de 46,5 keV permettra de rechercher
si des transitions de faible energie peuvent etre
associ6es a celles mises en evidence par spectro- graphie cristalline, par suite de 1’existence de
473
niveaux intermédiaires entre Ie niveau de 46,5 keV
et 1’6tat fondamental.
Nous nous proposons d’utiliser la m6thode de
pré-accélération pour rechercher ces transitions
qui doivent correspondre a 1’emission d’electrons de conversion de faible 6nergie.
Les resultats exp6rimentaux obtenus avec le spectre d’electrons de conversion du RaD seront
int6ressants a comparer avec les nouveaux calculs
th6oriques dont la publication est attendue.
II serait utile 6galement de pouvoir confronter
ces resultats avec des valeurs plus pr6cises des intensites des raies du spectre de photons L associ6
5 la transition RaD - RaE en meme temps qu’aux
nouvelles mesures relatives aux spectres I, de
rayons X effectu6es par Ch. Victor [19].
Manuscrit regu le 6 mai 1957.
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