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DIFFUSION ÉLASTIQUE DES NEUTRONS PAR LE
TRITIUM A 14 MeV
D. Blanc, F. Cambou, M. Niel, G. Vedrenne
To cite this version:
DIFFUSION
ELASTIQUE DES NEUTRONS
PAR LE TRITIUM A
14
MeV
Laboratoire de Neutronique, CNRS, Toulouse
Résumé.
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La diffusion élastique (n, t) est étudiée en plaçant le diffuseur de faible épaisseur au-dessus d'un scintillateur de ICs. La distribution expérimentale des tritons de recul émis sous l'impact neutronique permet d'obtenir la variation de la section efficace différentielle de diffusion élastique (n, t) pour des angles compris entre 45" et 180° dans le système du centre de masse.Abstract.
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Elastic scattering of neutrons from tritium is studied with a thin scatterer close to a Cs1 scintillator. The experimental distribution of recoil tritons produced by neutron impact gives the (n, t) elastic scattering cross section between 45" and 180" in the center of mass system.Il est intéressant d'étudier la diffusion des nucléons par les noyaux de masse 3, car les réactions (n, t), (n-3He) (p-t) et ( P - ~ H ~ ) correspondant aux noyaux isobariques 4H, 4He, 4 ~ i , sont plus sensibles à la nature des forces d'échange que I'interaction (n, d) par exemple.
Les sections efficaces différentielles des diffusions (p, t) et (pY3He) ont été mesurées à plusieurs énergies entre 1 et 19,4 MeV. II n'existe pas de mesures compa- rables pour les diffusions (n, t) et (n,3He) : Seagrave et al. ont mesuré les sections efficaces différentielles de ces diffusions pour des énergies de neutrons comprises entre 1 et 6 MeV [6] ; les seules mesures concernant la diffusion (n, t) à 14 MeV sont limitées à des angles de diffusion des neutrons supérieurs à 80" dans le système du centre de masse [3] [4].
Ces mesures peuvent être effectuées expérimentale- ment en détectant les neutrons diffusés ou les ions de recul. Dans notre étude, la diffusion élastique (n, t) est étudiée en plaçant l'élément diffuseur de faible épaisseur à quelques millimètres d'un scintillateur de ICs. Le diffuseur utilisé est une cible mince contenant 2,22 a n 3 de tritium absorbé dans une épaisseur de titane de 0,l mg/cm2.
La distribution expérimentale des ions de recul émis sous l'impact des neutrons produits dans la réaction t(d, n) a permet d'obtenir en une seule expé- rience la section efficace différentielle de diffusion (n, t). Pour éliminer une grande partie du bruit de fond, une coïncidence est réalisée entre le détecteur des tritons de recul et le détecteur des particules cl associées
aux neutrons. Le signal de sortie du circuit de coïn-
cidences débloque la porte d'un sélecteur d'amplitude
à 400 canaux qui analyse le spectre des impulsions dues aux tritons de recul.
Le bruit de fond de la mesure, principalement dû à
I'interaction directe des neutrons dans le cristal de ICs, s'obtient en remplaçant la cible tritiée par une cible analogue sans tritium.
Le spectre obtenu ne représente pas la distribution réelle des ions de recul car il est affecté par diverses distorsions. En effet, suivant l'angle d'émission des particules, une certaine proportion d'ions de recul peut être perdue par suite de la géométrie du système. De plus la réaction t(n, 2n) d doit être considérée. Les résultats théoriques de J. L. Gamme1 [5] ont permis de soustraire cette contribution. Les récents résultats expérimentaux de AjdaciE et al. [l], limités à la détec- tion des protons et deutons des réactions t(n, 3n) p, t(n, 2 n) d à O", n'ont pu être utilisés.
Enfin des distorsions très importantes sont dues aux effets de résolution qui déforment la partie du spectre voisine de l'énergie maximale des tritons de recul. Cette déformation qui limitait jusqu'à présent l'utili- sation d'une telle méthode de détection, a été corrigée en reprenant les hypothèses et les calculs de G. Ve- drenne, H. D. Blanc et F. Cambou [7].
La valeur absolue de la section efficace différentielle de diffusion (n, t) est déduite de la comparaison de différents spectres de diffusion (n, t), (n, d), (n, p) obtenus en remplaçant la cible tritiée par un diffu- seur hydrogéné ou par une cible chargée en deutérium. La figure 1 représente la variation de la section efficace différentielle de diffusion élastique (n, t) en
DIFFUSION ÉLASTIQUE DES NEUTRONS c l - 9 9
FIG. 1. - Section efficace différentielle de diffusion élastique (n, t) en fonction de l'angle d'émission des neutrons dans le système du centre de masse :
! nos résultats,
l
ref. [4],
+ +
+
rkf. [31,-.-.
force de Serber,- - -
-
force d'échange symétrique.fonction de l'angle d'émission des neutrons dans le système du centre de masse.
Nos résultats sont comparés à ceux de Coon [4]
et Cambou [3] qui n'ont pas tenu compte d'une contri- bution inélastique. Cependant cette comparaison n'est valable qu'entre 130" et 1 80°, cette contribution étant nulle dans ce domaine angulaire. Nos résultats
sont également comparés à ceux de Bransden et al. [2] qui ont donné la variation théorique de la section efficace différentielle (n, t) dans le cas des forces d'échange symétrique et des forces de Serber.
Pour la diffusion (n, t) à 14 MeV, la différence entre les spectres calculés pour les forces d'échange symé- trique et les forces de Serber est peu marquée, les forces de Serber introduisant une diffusion plus impor- tante à O" et 180". La figure 1 montre que seule l'étude de la diffusion (n, t) entre O et 80" peut permettre de différencier les deux cas. Pour des angles de diffusion compris entre 50" et 80' nos mesures paraissent favoriser les forces de Serber, bien que pour des angles supérieurs à 140°, nos valeurs soient inférieures. En conclusion, notre mesure a permis de compléter par une méthode originale les résultats expérimentaux déjà obtenus, et de confirmer que l'utilisation de forces centrales du type de Serber rend assez bien compte de la diffusion (n, t). Cependant, cette conclu- sion ne peut être définitive car l'influence de la contri- bution inélastique est mal connue théoriquement et expérimentalement.
Bibliographie
[l] A J D A C I ~ (V.) et al Phys. Rev. Lettevs, 1965, 14, 442-6. [2] BRANSDEN (B. H.), ROBERTSON (H. H.), PYOC. Phys.
Soc., 1956, 69A, 877.
[3] CAMBOU (F.), Thèse de Doctorat ès Sciences, Paris,
no 4504, 1961.
[4] COON (J. H.), BOCKELMAN (C. K.), BARSCHALL (H. H.), Phys. Rev., 1951,81, 33.
[5] GAMMEL (J. L.), MAC KELLAR (A. D.), Phys. Rev., 1964, 133, B. 1476.
[6] SEAGRAVE- (J. D.), CRAMBERG (L.), SIMMONS (J. E.),
Phys. Rev., 1960, 119, 1981.
