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Submitted on 1 Jan 1974
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Étude par radioactivité des niveaux du molybdène 93
A. Charvet, R. Chery, Do Huu Phuoc, R. Duffait, M. Morgue
To cite this version:
A. Charvet, R. Chery, Do Huu Phuoc, R. Duffait, M. Morgue. Étude par radioactivité des niveaux du molybdène 93. Journal de Physique, 1974, 35 (3), pp.199-203. �10.1051/jphys:01974003503019900�.
�jpa-00208143�
ÉTUDE PAR RADIOACTIVITÉ DES NIVEAUX DU MOLYBDÈNE 93
A. CHARVET, R. CHERY, Do Huu PHUOC, R. DUFFAIT et M. MORGUE Institut de Physique Nucléaire, Université Claude-Bernard, Lyon-I
(Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules) 43, bd du 11-Novembre-1918, 69621 Villeurbanne, France
(,Reçu le 1 er août 1973, révisé le 16 octobre 1973)
Résumé. 2014 Les désintégrations des noyaux de 93Tc (T1/2 = 2,8 h), 93mTc (T1/2 = 44 min) et
93mMo (T1/2 = 7 h) ont été étudiées au moyen de détecteurs Ge(Li) et Si(Li). Nous avons mesuré
avec précision l’énergie et l’intensité des raies 03B3 et déterminé la multipolarité de 7 d’entre elles. Nous
avons établi 16 états excités du molybdène 93 dont 9 nouveaux états. Les périodes des niveaux à 1477,15 keV et 2 161,90 keV ont été mesurées par la technique des coïncidences retardées et trouvées
respectivement : 5 ps et 55 ± 8 ps. Les résultats sont comparés à des mesures obtenues par réac- tions nucléaires.
Abstract. 2014 The decays of the 93Tc (T1/2 = 2.8 h), 93mTc (T1/2 = 44 min) and 93Mo (T1/2 = 7 h)
nuclei have been investigated by means of Ge(Li) and Si(Li) detectors. Accurate measurements of 03B3-ray energies and intensities have been performed, and 7 transition multipolarities determined.
16 excited states of 93Mo are established; 9 among them are new states. The half-lives of the 1477.15 keV and 2 161.90 keV levels have been measured using the delayed coincidence technique
and were found to be 5 ps and 55 ± 8 ps respectively. The results are compared with measure-
ments obtained through nuclear reactions.
Classification
Physics Abstracts
4.220 - 4.240
1. Introduction. - Les niveaux du molybdène 93
ont précédemment fait l’objet d’études expérimen-
tales [1] principalement à partir de la décroissance de l’isomère de haut spin 93mM0 de période 7 h. Cet
isomère 21/2+ a depuis longtemps été identifié comme
résultant d’un phénomène d’isomérie de coeur, le neutron célibataire 5/2 + étant couplé au coeur pair- pair de molybdène 92 qui présente une excitation de
sa paire de protons g9j2 de l’état fondamental jusqu’à
l’état 8+. La décroissance de l’état isomère
a inspiré plusieurs calculs théoriques prenant en compte les interactions neutron-proton et qui en ont permis une bonne description [2], [3], [4].
Les décroissances du 93Tc et du 93mTc ont déjà été
étudiées précédemment par Alexander [5] et Katy-
khin [6]. Le but de la présente étude est d’obtenir un
schéma plus complet de ces deux désintégrations.
Pour cela, nous avons étudié les spectres y directs ainsi que le spectre d’électrons de conversion. Nous
avons également mesuré les durées de vie des deux états intermédiaires de la cascade y de l’isomère de 93mMo.
2. Schéma de niveaux. - 2.1 1 PRÉPARATION DES SOURCES. - Nous avons produit les isotopes 93mTC
et 93gTC par la réaction (a, 4n) sur des feuilles de 25 mg/cm2 de 93Nb mono-isotopique naturel grâce au synchrocyclotron de l’Institut de Physique Nucléaire
de Lyon avec des a de 54 MeV. Les sources irradiées contenaient également un peu de 93mM0 produit
par la réaction (a, p 3n).
L’isotope de 93mMo a été produit seul par réaction
13 Nb(d, 2n) au même synchrocyclotron. Pour les
études d’électrons de conversion, les sources minces étaient obtenues par laminage avant irradiation
2.2 SPECTRE DES RAIES y. - Nous avons utilisé deux détecteurs Ge(Li), l’un de 4 CM3 et de 2 keV
de résolution sur la raie de 1 332 keV du 6°Co, l’autre
de 60 cm3 et de 3,1 keV de résolution avec la mêmes raie, utilisé spécialement pour l’étude des transitions de haute énergie.
La mesure en énergie a été réalisée en deux temps, les raies intenses mesurées avec une grande précision
servant ensuite d’étalons secondaires pour l’ensemble du spectre.
Les spectres y ont été traités sur ordinateur Inter-
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:01974003503019900
200
FIG. l. - Spectre de raies y a) à basse énergie avec le détecteur
de 4 cm3 ; b) à haute énergie avec le détecteur de 60 cm3.
technique MULTI-8. Nous avons pu mesurer les
énergies avec une incertitude de quelques dizaines
de eV pour certaines raies intenses. L’étalonnage en
efficacité des détecteurs réalisé grâce à des sources
très bien connues de 182Ta, 152Eu 56Co et ’SSe a permis de déterminer les intensités des transitions
avec une précision moyenne de 15 % (5 % dans les
meilleurs cas).
La figure 1 montre l’allure du spectre y obtenu. Le tableau 1 donne les raies y observées dans les désin-
tégrations de 93Tc, 93mTc et 93mMo.
2.3 ELECTRONS DE CONVERSION. - Le spectre d’électrons de conversion a été étudié avec un détec- teur Si(Li) de 3 mm d’épaisseur et de 3,7 keV de réso- lution sur les raies du 207Bi. Nous avons compté
simultanément le spectre d’électrons et le spectre y afin d’éliminer les corrections dues aux 3 périodes
différentes. Le numéro atomique peu élevé des sources
ainsi que le faible nombre de raies de basse énergie
permettent seulement la détermination de 7 multi-
polarités. L’égalité des coefficients de conversion des transitions E 2 et M 1 à partir de 500 keV ne permet
pas de différencier ces deux multipolarités. Le tableau 1
donne dans les deux dernières colonnes les résultats
_
TABLEAU 1
Energies, intensités, coefficients de conversion et multipolarités des transitions observées.
La nature E 4 de la transition de 263,01 keV a été prise comme base pour le calcul des aK
FIG. 2. - Spectre d’électrons avec le détecteur Si(Li).
obtenus. L’allure générale du spectre d’électrons est donnée dans la figure 2.
2.4 ETABLISSEMENT DU SCHÉMA. -- A partir de ces résultats, nous avons établi le schéma des trois désin-
tégrations. Les valeurs des log f t ont été calculées en
prenant une différence de masse 93Tc-93Mo de 3 190 keV. Les spins sont compatibles avec les mesures
de multipolarité et les valeurs de log ft. La figure 3
donne les schémas de désintégration avec les carac- téristiques des niveaux.
3. Mesures de durée de vie. - 3. 1 MÉTHODES EXPÉRIMENTALES. - Nous avons mesuré les durées de vie des états à 2 161,9 keV et 1477,15 keV appa-
raissant dans la désintégration du 93mMo. Nous
avons utilisé la "méthode classique des coïncidences retardées avec deux scintillateurs plastiques
couplés à des photomultiplicateurs RTC 2106. La
’ courbe prompte était relevée dans les mêmes condi- tions d’énergie avec une source de 6°Co de taux de comptage équivalent. Les sources de 6°Co et de 93mMo étaient échangées toutes les 45 min afin de tenir compte des dérives éventuelles.
3.2 RÉSULTATS. - Nous avons réalisé les coïnci- dences entre les raies de 263-684, 263-1 477 et 684-
’ 1477 keV avec des largeurs à mi-hauteur de courbes promptes qui étaient respectivement de 270, 240
et 190 ps.
La figure 4 montre la courbe prompte et la courbe retardée obtenues dans le cas de la coïncidence 263-684 keV,.
202
FIG. 3. - a) Schémas de désintégration déduits de la présente étude ; b) Niveaux observés par réactions nucléaires (p, d) [8].
FIG. 4. - Période de l’état à 2 161,90 keV par coïncidences 263-684 keV. Etalonnage 31,S- ps/canal.
La période de l’état à 2 161,9 keV a été trouvée
égale à (55 + 8) ps. Nous avons tenu compte dans
cette mesure de la proportion non négligeable d’évé-
nements provenant des coïncidences 684-1 477 keV
qui peuvent être considérées comme promptes. Nous
avons en effet mesuré la durée de vie de l’état à 1 477 keV et nous n’avons pas pu mettre en évidence
de déplacement de centre de gravité. Compte tenu
des dérives très faibles et des incertitudes de position-
nement des sources de 93mMo et 6°Co, nous pouvons donner une limite supérieure à la période de cet
état : T1/2(1 477) 5 ps.
4. Discussion. 2013 Ces résultats joints à ceux obtenus
par réactions et notamment ceux, très récents, de Moinester [8] (Fig. 2b) à l’aide de la réaction (p, d) permettent de compléter nos connaissances sur la structure des niveaux du 93Mo.
Pour l’essentiel, les niveaux connus peuvent se classer en deux groupes. Dans le premier, on retrouve
les états de particule unique du 51 e neutron céliba-
taire dans les différentes sous-couches entre 50 et 82, c’est-à-dire l’état 2d512 (fondamental), les états 3S1/2
(944 keV), 197/2 (1 363 keV), 2d3/2 (1 490 keV) et
lhn/2 (2 290 keV), tous observés par réaction. Le fait que les états 3S1/2’ 2d3/2, 1h11/2 ne soient pas
obtenus par désintégration à partir des niveaux 9/2+
et 1/2- de 93Tc et 93mTc est cohérent avec l’interpré-
tation proposée puisque l’alimentation fl directe dt1
ces niveaux correspondrait à des transitions f3 interr
dites du 1 er ordre en compétition avec des transitions
permises.
Dans le second groupe, on rencontre les niveaux
qui peuvent s’interpréter comme résultant du couplage
du neutron célibataire dans l’état fondamental 2d5,2
avec le coeur excité du 92Mo.
Il y a d’abord le couplage avec les états excités du
coeur (ng9/2 )2 J avec J = 2, 4, 6, 8 et il a été montré
théoriquement [2], [3], [4] que l’interaction n-p per- mettait de rendre compte des niveaux 9/2+ à
1477,15 keV, 13/2+ à 2 161,9 keV et 21/2± à
2 424,91 keV, ces deux derniers n’étant pas observés par réaction en ràisQn de l’importance du moment angulaire transféré. Les vies moyennes mesurées 55 ps et 5 ps correspondent aux transitions
13/2’ --+ 9/2+ et 9/2+ - 5/2+ et sont très proches
des valeurs données par le modèle à particule unique (66 ps) et (1,5 ps). Il serait intéressant de retrouver
ces probabilités de transition à partir de l’influence de l’interaction n-p sur les transitions correspondantes
dans le coeur de 92Mo. Par ailleurs, nous trouvons à
2 730,6 keV et 2 902 keV des états 7/2 + ou 9/2 +. Dans
le schéma théorique de 93M0 publié par Auerbach et Talmi [2] à partir des hypothèses ci-dessus, on
retrouve précisément deux niveaux à 2 720 keV (7/2 + )
et 2 860 keV (9/2+) qu’il est tentant d’identifier aux
niveaux observés.
Enfin, nous remarquons au-dessus de 2,5 MeV,
4 niveaux respectivement à 2 644,5 keV, 3 129,0 keV,
3 220,5 keV et 3 298,2 keV provenant de la désinté- gration du 93mTc et de spin 1/2- ou 3/2-. Des niveaux semblables ont été observés dans la même région
par réaction [7] quoique avec une précision énergé- tique moindre ( N 40 keV). Il est possible de les
identifier et nous trouvons dans le calcul de Vervier [3]
quelques raisons à cela. En effet, prenant en compte
les couplages des paires dé protons non seulement dans l’état g9j2 mais aussi dans l’état pi/2, ce calcul fait apparaître vers 3 MeV des niveaux 3- et 4- qui,
par couplage avec le neutron célibataire dS/2 peuvent expliquer l’existence de niveaux 1 /2 - et 3/2 - dans
cette région. Ainsi, se trouverait confirmée la néces- sité de prendre en compte l’influence des états Pl/2
négligés dans les premiers calculs.
Bibliographie ’ [1] NAQVI, S. L. H., BUBB, I. F. et WOLFOON, J. L., Phys. Rev. C 3
(1971) 412.
[2] AUERBACH, N. et TALMI, I., Phys. Lett. 9 (1964) 153.
[3] VERVIER, J., Nucl. Phys. 75 (1966) 17.
[4] BHATT, K. H. et BALL, J. B., Nucl. Phys. 63 (1965) 286.
[5] ALEXANDER, P. et SCHARFF-GOLDHABER, G., Phys. Rev. 151 (1966) 964.
[6] KATYKHIN, G. S., NIKITIN, M. K., PODKOPAEV, V. N., VRZAL, J., LIPTAK, T., Bull. Acad. Sc. URSS, Phys. Ser. 32 (1969) 739.
[7] Nuclear Data Sheets B 8 (1972) N° 6.
[8] MOINESTER, M. A., FINKEL, G., ALSTER, J. et MARTIN, P., Nucl. Phys. A 202 (1973) 473.
