Le spectromètre à cristal de la pile EL 3

HAL Id: jpa-00236315

https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00236315

Submitted on 1 Jan 1960

HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

Le spectromètre à cristal de la pile EL 3

R. Genin, R. Joly, M. Ribrag

To cite this version:

R. Genin, R. Joly, M. Ribrag. Le spectromètre à cristal de la pile EL 3. J. Phys. Radium, 1960, 21

(5), pp.473-474. �10.1051/jphysrad:01960002105047300�. �jpa-00236315�

473.

LE SPECTROMÈTRE A CRISTAL DE LA PILE EL 3

Par R. GENIN, ^R. JOLY, ^M. RIBRAG,

C. E. N., Saclay.

Résumé.

Description ^du spectromètre ^{et en} particulier ^du dispositif d’automatisme per- mettant de fixer sur bande perforée le programme complet ^d’une expérience.

Exploitation ^de l’appareil ^{dans le cas de la mesure de la} probabilité ^de tripartition ^{de l’ura-}

nium-235 en fonction de l’énergie ^{des neutrons.}

Abstract.

The crystal spectrometer ^{used at the EL 3} pile ^is briefly described. Preliminary

measurements on the variation of the ternary ^{fission versus} the energy of the incident neutrons are

reported.

LE JOURNL DE PHYSIQUE

^LE RADIUM TOME 21, ^MAI 1960,

Le spectromètre ^{à cristal} [1] ^a pour but, ^à partir

du faisceau polychromatique ^de neutrons sortant d’une pile, ^de produire ^un faisceau de neutrons

monocinétique,. Ce faisceau est obtenu par diffrac- tion du faisceau polychromatique sur un mono-

cristal tournant autour d’un axe vertical. Si 6

désigne l’angle du faisceau incident et d’une famille de plans réticulaires verticaux (angle ^de Bragg), ^le faisceau réfléchi forme avec le faisceau incident un angle ^{26 et} contient des neutrons dont la longueur ^{d’onde vérifie la} relation de Bragg,

c’est-à-dire pratiquement ^{des neutrons} d’énergie 2,045.10-2

Eev

2 . ^{, où d est} la distance réticulaire

1 ^{sin 6}

des plans choisis. Pour déterminer l’énergie ^des

neutrons dans le faisceau réfléchi il faut _mesurer,

ou l’angle ^de Bragg 6, ^ou l’angle 26 formé par ^le faisceau incident ^et le faisceau réfléchi. C’est la seconde solution qui ^{a été} adoptée ^{car elle se} prête

mieux au fonctionnement automatique envisagé

pour ^le spectromètre. ^Le spectromètre ^{est donc}

constitué essentiellement _par ^un goniomètre por- tant le cristal ^{et un} chariot, ^{tournant autour de}

l’axe vertical du goniomètre, qui reçoit ^{les détec-}

teurs placés ^{dans le faisceau} réfléchi. Pour orienter le cristal et trouver une première raie réfléchie le

porte-cristal peut ^{tourner autour d’un axe vertical}

et autour d’un axe horizontal. Ces deux dépla- cements, ^{commandés et mesurés à} distance, ^ne

sont utilisés que pour ^les réglages ^et pour le choix des plans réticulaires. L’ensemble du goniomètre

est de plus animé d’un mouvement do rotation autour d’un axe vertical, ^{asservi au mouvement}

de rotation du chariot : le cristal ^tournant d’un

angle 6 pour ^une rotation 26 du chariot. Pour réaliser cette condition, ^un faisceau lumineux de direction fixe, après ^{réflexion sur un} miroir soli- daire du cristal, ^est reçu ^sur deux cellules photo- électriques placées ^{sur le chariot ; le servoméca-}

nisme en agissant ^sur la rotation du cristal main- tient l’égalité d’éclairement des deux cellules. Pour rendre les mesures automatiques, ^{il faut} pouvoir imposer l’énergie ^{des neutrons,} c’est-à-dire la

position ^du chariot, ^et pour chaque position pou- voir effectuer un certain nombre d’opérations,

variables avec la mesure envisagée, ^telles que le choix du temps ^de comptage, ^le départ ^{et l’arrêt} automatiques ^des échelles, l’introduction ou le retrait d’un échantillon dans le faisceau, ^etc...

L’introduction des données du programme est faite sur une bande perforée, ^à cinq pistes. ^Ces

données consistent en un angle exprimé ^en grades

par cinq chiffres pour fixer la position ^{du chariot}

et dans un certain nombre de chiffres (10 ^{au ma-} ximum) ^chacun correspondant ^{à un} relais utilisé pour effectuer l’une des opérations ^citées. Quatre pistes ^sont utilisées pour perforer ^les indications

numériques ^{en code} binaire, ^à raison d’une rangée

de perf orations par chiffre, ^la cinquième piste ^est

utilisée pour distinguer ^l’ordre

position

^de

l’ordre « relais ». La bande est lue par ^un dispositif photoélectrique chiffre par chiffre ; par ailleurs la position du chariot est déterminée à chaque

instant par l’intermédiaire d’un pignon ^roulant

sur une crémaillère circulaire, solidaire du rail

supportant ^le chariot, entraînant un codeur

photoélectrique. ^{Ce codeur traduit} également, ^en

code binaire, ^la position angulaire du chariot à

partir d’une origine arbitraire. La comparaison

de l’angle ^{lu sur les codeurs et de} l’angle ^affiché

sur le programme donne naissance à un ordre de

déplacement du chariot jusqu’à coïncidence des deux valeurs numériques. En réalité la coïnci- dence est réalisée successivement décade par

décade, ^{en terminant} parla ^{décade de} plus ^faible poids ^{avec une réduction} progressive de la vitesse de déplacement du chariot. Quand ^la position correspondant ^à l’énergie ^{choisie est} atteinte, ^le dispositif d’automatisme, après ^avoir interprété

l’adresse

relais _o, f erme l’un après l’autre les relais impliqués dans le programme.

Quand la durée fixée pour ^{la mesure est} écoulée,

les échelles sont arrêtées, ^{les relais sont remis}

dans la position repos puis ^{les résultats} numériques

inscrits sur les échelles sont enregistrés ^{en clair}

sur une machine à écrire. C’est le signal ^{de fin}

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01960002105047300

474

d’enregistrement qui ^{fait avancer la bande vers}

le point ^{de mesure suivant. Dans ce} dispositif ^de

programme ^il n’y ^a pas de limitation, ^{ni sur le}

nombre de points ^de mesure, ni sur la valeur des

angles, ^{entre 0 et 100} grades. ^La précision ^{de la} position angulaire ^{du chariot est de 5} milligrades (20 secondes d’arc environ). ^Les circuits utilisés

ne comportent ^{aucun tube} électronique ^mais

essentiellement des amplificateurs magnétiques

et des circuits logiques magnétiques [2], ^ou

«

logimags », dont l’emploi ^est analogue ^{aux relais}

mais avec l’avantage ^{de ne} comporter ^{ni contacts}

ni pièces mécaniques ^mobiles.

Les premiers ^{résultats obtenus en utilisant cet} appareil ^se rapportent ^à l’étude de la probabilité ^de

la fission ternaire, ^{en fonction de} l’énergie ^{des neu-}

trons. Le dispositif expérimental ^{utilisé est consti-}

tué par ^une chambre d’ionisation à géométrie cylin- drique pour la détection des fragments de fission.

Le dépôt ^{de 235U enrichi est} placé ^{sur le} cylindre

intérieur qui constitue l’électrode collectrice pola-

risée positivement. ^L’autre électrode de cette

chambre reliée à la masse est constituée _par un

cylindre ^{de même axe} que l’électrode collectrice ;

elle est formée par ^une feuille mince d’aluminium telle que ^cette feuille arrête les fragments ^{de fission}

et les particules ^{oc de} radioactivité naturelle, ^en

laissant _passer une portion ^aussi grande que

possible ^des particules alpha émises lors des tri-

partitions. ^Le spectre ^{de ces} particules [3] ^est

sensiblement représenté par ^une courbe de Gauss, l’énergie ^la plus probable ^{étant de 15 MeV et la} largeur ^à mi-hauteur de 8 MeV. Les particules ^oc

de tripartition après ^{traversée de la feuille d’alu-}

minium sont détectées dans un compteur propor- tionnel. Ce compteur ^est constitué par 15 fils tendus suivant les génératrices ^d’un cylindre ^et

portées ^{à un} potentiel positif, la feuille mince d’aluminium servant de cathode.

On enregistre simultanément le nombre de coups ^sur la chambre à fissions, ^le nombre de coups

sur le compteur proportionnel ^{et le nombre de}

coïncidences. La probabilité ^de tripartition ^est proportionnelle ^au rapport ’du nombre des coïnci- dences au nombre des fissions. Il y ^a environ ^une coïncidence pour 800 fissions.

Dans la figure ^{ci-contre est} reproduit le résultat des mesures préliminaires effectuées dans le do- maine 0,01 ^{eV à} 0,3 eV ; ^{à la} précision statistique

obtenue jusqu’à présent qui ^est de l’ordre de 6 %

pour les points ^{à basse} énergie ^{et de 15} % pour les

points ^à 0,3 eV, ^la probabilité ^de tripartition

semble indépendante ^de l’énergie ^{des neutrons.}

Ceci est en accord avec les mesures de Auclair [4]

dans le même domaine d’énergie, ^{et les mesures de} Seppi [5] qui, elles, ^{couvrent le domaine de} 0,04 ^eV

à 8 eV environ.

BIBLIOGRAPHIE

[1] ^Construit par la société CARATOM _{et pour} le dispo-

sitif d’automatisme _par la Société d’Électronique ^et

d’Automatisme.

[2] ^LHOMME et AURICOSTE, ^Onde Électrique, ^{mars 1958, 217.}

[3] ^FULMER (C. Z.), ^COHEN (B. L.), Phys. Rev., 1957, 108,

370.

[4] ^AUCLAIR (M.), Proceedings International Conference

on the neutron interactions with the nucleus, ^Colum- bia,1957.

[5] ^SEPPI (E. J.), ^Nuclear Physics ^Research Quarterly

Report, ^Handford Laboratories, ^{H. W. 54} 591, 1958,

13.