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Étude des moments angulaires des niveaux de 227Ac par
corrélation angulaire α - γ (231Pa -> 227Ac)
Chin Fan Leang
To cite this version:
LE
JOURNAL
DE
PHYSIQUE
ÉTUDE
DES MOMENTS
ANGULAIRES
DES
NIVEAUX
DE 227Ac
PAR
CORRÉLATION
ANGULAIRE
03B1 201403B3
(231pa 03B1 ~ 227Ac)
Chin Fan LEANG
Centre de
Spectrométrie
Nucléaire et deSpectrométrie
deMasse,
Bâtiment104, Campus, 91,
Orsay
(Reçu
le 3 octobre1970)
Résumé. 2014 L’étude de corrélation
angulaire 03B1 2014 y de 231Pa par la méthode de coïncidence
multidimensionnelle avec stockage sur bande magnétique et analyse par calculateur IBM a permis
de confirmer les spins des trois premiers niveaux excités de 227Ac
(3/2
+,5 22014, 5 2
+). Pour l’étatfondamental 3/2
2014, l’interprétation de nos résultats n’est conciliable qu’avec un taux de mélange (M1> 95 %, E2 5 %) pour la transition 330,0 keV.Abstract. 2014
By mean of multidimensional coincidence method, with registration on magnet
tape and analysis by IBM computer, the 03B1 2014
03B3 angular correlation study of 231Pa confirms spins assignment of the first three excited levels of 227Ac
(3/2
+,5 2 2014,5 2
+). For theground state 3/2 2014,
our results are only in agreement with a mixing (M1 > 95 %, E2 5 %) of the 330 keV transition. Introduction. - Dans
une
publication précédente
[1],
nous avons étudié le schéma de niveaux de22’Ac,
établissant de nouveaux résultats parspectrométrie
yde haute résolution et par coïncidences a - y
bidi-mensionnelles
(256
x1 024).
Toutrécemment,
De Pinho et coll.[2]
ontproposé
un schémapratiquement
identique
au nôtre et confirment ainsi l’existence des deux nouveaux niveaux(186,8
et273,0
keV)
que nousavions
suggéré
pourinterpréter
les coïncidencesa - y. Dans ce
schéma,
unebande 1 - [530]
groupantles niveaux de
330,0-354,6-387,0-437,8
keV est solide-mentprouvée,
un bon accord entre lesprévisions
théoriques
et les donnéesexpérimentales
ayant été trouvé pour lesénergies
des niveaux aussi bien quepour leur alimentation a.
Les
spins
de cette bande et lesmultipolarités
destransitions désexcitant ces
niveaux,
ontpermis
d’attri-buer aux niveaux de basseénergie
un ensemble cohérentde valeurs de
spins.
Les niveaux à
parité négative pourraient
êtregroupés
pour former une
bande 2 - [532],
tandis que ceuxà
parité positive
peuvent former unebande 2
+[651 ],
si on admet
l’hypothèse
d’une trèsgrande
perturbation
par
couplage
Coriolis.Il nous a semblé
important
de confirmer les valeurs despin
que nous avonsproposées
au moyen d’uneméthode
plus appropriée qui
est ici la corrélationangulaire
a - y.Malheureusement,
devant la faible activitéspéci-fique
des sources de231Pa,
seules les transitions yles
plus
intenses :283,7-300,1-302,7 330,0 keV,
issuestoutes du même niveau de
330,0
keV ont pu êtreétu-diées. Comme
l’indique
lafigure
1, ces transitionsdésexcitent l’état de 330 keV
respectivement
vers lesquatre
premiers
niveaux de46,2
(4
+)-29,9
( 2/5 - )
FIG. 1. - Schéma partiel des niveaux de 227 Ac.
PRÉVISIONS QUANTITATIVES DES CORRÉLATIONS ANGU-LAIRES. - La fonction de corrélation
angulaire
s’ex-prime
engénéral
paroù
P,,(cos
0) = Polynôme
deLegendre
d’ordre n.96
Les coefficients
Ann peuvent
êtreséparés
en unpro-duit de deux termes caractérisant la cascade. Dans
le cas
présent
Quand
il y a unmélange
(d’après
les calculs de Frauenfelder et Steffen[5]
I;,
I,If spin
des niveauxinitial,
intermédiaire et final.(uL, -
UL)
déphasage
des ondes a à travers labarrière coulombienne.
Lorsque
l’énergie
des a est nettement inférieure à la barrière comme c’est le casactuel.
On a
réf.
[4]
etCALCUL DE
An(a).
- Lesprobabilités
absolues de transition a ont été calculées parPoggenburg [3]
pour les noyaux à
grande
déformation. L’accord avecles intensités a observées est en
général
bon,
et très bon pour les transitions a favorisées.D’après
Poggenburg,
la transition a de231Pa
vers le niveau 330 keV de 22’Ac est favorisée
le taux de
mélange
ocprévu
étant deet
En se basant sur ces
caractéristiques,
le calcul deAn(a)
est trèssimplifié.
Il ne reste que le terme n = 2CALCUL DES
A,,(y).
- Lesmultipolarités
et les tauxde
mélange
des quatre rayonnements y enquestion
ont été déterminés par De Pinho et Foucher
[6]
Les
signes
de 5 pour les rayonnements300,1
et330,0
keV sont inconnus. Avec les valeurs despin
des niveaux46,2
(j
+),
29,9
(5 -),
27,3
(î +)
et 0(3/2
-)
keV les fonctions de corrélationangulaire
calculées sont alors :
MÉTHODE EXPÉRIMENTALE. -
a) Dispositif.
- Lesquatre transitions y étant très
proches
enénergie,
un détecteurGe(Li)
de bonne résolution estindis-pensable
pour déterminer pardécomposition
lesintensités du doublet
300,1 - 302,7
keV. Unpetit
détecteur de 2cm’
(2,5
cm’
x 8mm)
de résolution2 keV était
utilisé,
les rayonnements y irradiant laPour augmenter le taux de comptage très
faible,
quatre diodes à barrière de surface
(4l =
1cm)
détectaient simultanément les
particules
a à90°,
1200,
150o et 180° par rapport à la direction y, et avec unangle
solide de 5 x 10-3 de 4 n.L’angle
solide dedétection y était de 1,3 x 10-’ de 4 n.
La source de 231 Pa était volatilisée sur une feuille
de
5/100
de mmd’aluminium,
le diamètre utile étantde 6 mm et l’activité de
0,27
UCi.
Le schéma
électronique
estprésenté
surfigure
2. Les quatres voiesrapides
a étaientgroupées
pourattaquer le circuit de coïncidence
rapide,
et les voies lentes amélangées
etanalysées
par le mêmeconver-tisseur CA 13.
FIG. 2. - Schéma électronique. P. A. :
Préampli ; A : Ampli ;
1. R. : Mélangeur rapide ; E. L. : Mélangeur linéaire ; C. R. :
Coïncidence rapide ; C. L. : Coïncidence lente ; CA 13 :
Convertisseur ; HC 17 : Pilotage ; AP 32 : Aiguilleur ;
Le numéro du détecteur était identifié par un
aiguil-leur AP 32
piloté
par lesimpulsions
dérivées des voiesrapides
a et de coïncidencerapide
a - y.Les connexions des voies
rapides
et lentes sortantdu
préamplificateur
y sontidentiques
aux connexionsde la voie a et le châssis de
pilotage
HC 17 assurait la simultanéité de sortie des deux convertisseurs aet y ainsi que de
l’aiguilleur
AP 32.Les interfaces AP 19, BM 10 et BK 35 étaient
indis-pensables
pourdécouper
des mots delongueurs
diffé-rentes(20
bitsactuellement,
36 bitsmaximum)
entranches de 6 bits
qui
étaient ensuiteenregistrées
dansun ordre bien déterminé sur la bande
magnétique.
L’enregistrement
était fait événement par événementavec un temps mort d’environ 5 ms. Le taux de coïnci-dence étant très faible dans notre cas, la perte de coïncidences due au temps mort était
négligeable.
La structure de cet
enregistrement
estcompatible
avec une lecture par le calculateur IBM 360-50 de
l’Institut de
Physique
Nucléaired’Orsay.
A la fin de
l’expérience,
la bandemagnétique
étaitanalysée
parcelui-ci,
et les coïncidences tridimen-sionnelles(Ea,
Ey,
0)
étaient stockées dans des mémoiresà
disques
alimentant ensuite des programmesd’ana-lyse
divers : traçage descourbes,
sommations partran-ches,
densitogrammes,
etc.b) Réglage
et contrôleélectroniques.
- Lesréponses
en
amplitude
et en temps des quatrepréamplificateurs
a ne sont pas
identiques.
Pourrégler
les quatrespec-tres a à la même
dispersion,
on s’est servi de lacapa-cité variable de contre-réaction de
chaque
préampli-ficateur.
En ce
qui
concerne lesréglages
des temps de retard des voiesrapides,
un convertisseur «temps-ampli-tude » restait branché en permanence
(Fig.
2) ;
lespositions
despics
de temps des quatre voies aindi-quaient
directement les différences de temps de retard entre voies x.Des câbles coaxiaux de
longueurs appropriées
étaient ensuiteajoutés
pour éliminer ces différencesà 1 ns
près.
Ce contrôle de temps sur les spectres de 256 canauxpermettait pendant
toutel’expérience
decorriger,
sinécessaire,
des variations dues aux dérivesélectroniques.
Le temps de coïncidence
rapide
était fixé à 2 1 = 190 ns afin d’assurer une efficacité decoïnci-dence
égale
à « un » sur quatre voies simultanées et laisser une marge de sécurité de 40 ns en avant et àl’arrière du
pic
de coïncidence en temps. Les dérivesen cours
d’expérience
sont restées inférieures à 2 nset il n’a pas été nécessaire de les
corriger.
RÉSULTATS EXPÉRIMENTAUX. - Le taux de
coïnci-dence étant très
faible,
l’expérience
a duré30 jours,
totalisant
5,6
x106
coïncidences pour l’ensembledes quatre voies.
Après
sommation des spectres y en coïncidence avec le groupe a de 4 733keV,
alimentant le niveau330,0 keV,
les quatre spectres ycorrespondant
auxangles 0
=1800, 1500, 1200,
900 ont été obtenus etsont
représentés
sur lafigure
3. La détermination del’intensité des rayonnements de
300,1
et302,7
keVFIG. 3. -
Spectres y partiels en coïncidence avec les particules a
98
a été fait en
décomposant
la raiecomplexe
avec leprofil
des raiessimples
voisines(283,7
et330,0
keV).
Après
correction despetites
différences dues auxsurfaces des quatre détecteurs a, les courbes de
corré-lation
angulaire expérimentales
obtenues sontrepré-sentées sur la
figure
4.FIG.4. - Courbes des fonctions de corrélations angulaires
a - y pour les transitions 283,7-300,1-302,7 et 330,0 keV.
La correction sur les valeurs
A22(a,
y)
due auxdimensions finies des détecteurs et de la source était
déterminée
d’après
les calculs de Subarao[7]
et Valladas et coll.[8].
L’ensemble de ces corrections revient à
multiplier
les valeurs
A22(a, y)
exp. par un facteur1/0,943.
En ce
qui
concerne la correction sur l’atténuationde corrélation
angulaire
due à l’interaction du noyauavec les
champs
extérieurs,
celle-ci est très difficileà évaluer. La vie moyenne de l’état intermédiaire
330,0
keV a été trouvée inférieure à 70 ps parAbou-Leila et coll.
[9].
Ceci laisse penser que lesperturba-tions restent très faibles
(G2
>0,9).
Aussi ce facteura-t-il été
négligé
dansl’interprétation.
Le tableau 1 résume les valeurs
A22(a, y)
expéri-mentales et les compare avec celles calculées dans le
chapitre précédent.
Pour les transitions
283,7
et302,7 keV,
supposées
El
pures, les valeursA22(rx, y) expérimentales
sontdans les limites des erreurs, en
accord,
engrandeur
et en
signe,
avec celles attenduesd’après
les calculs. Ceci prouve que les ondes a pour L = 0 et L = 2de la transition vers le niveau 330 keV ne sont pas en
phase (Aa 0),
et que le taux demélange (A; == 12/10)
se situe bien aux environs de
0,08,
commeprévu
parPoggenburg [3].
Pour les deux autres transitions
Ml
+ E2 (300,1
et330,0
keV),
les valeursA22(a, y)
calculéesdépendent
beaucoup
du taux demélange
M1/E2.
Lesfigures
5et 6
représentent
les variations deA22(a,
y)
en fonctiondu taux de
mélange
de ces deuxtransitions,
lemélange
a étantpris respectivement égal
à4 f =
0,08
et0,06.
FIG. 5. - Variation des valeurs
A22(a, y) en fonction du taux de mélange MlIE2 de la transition 300 keV.
FIG. 6. - Variation des valeurs A
22(a, y) en fonction du taux de mélange Ml/E2 de la transition 330 keV.
Pour la transition
300,1 keV,
la détermination ducoefficient de conversion aK et le
rapport
K/L
du spectredes électrons de conversion par De Pinho et Foucher
[6]
conduisait à un taux de
mélange Ml
36%,
E2 >
64%.
Sur lafigure
5,
ce taux demélange
se situebien à l’intérieur de la
région possible
deô2
résultant de la corrélationangulaire (30
%
Ml
90%)
lesigne
deby
étantnégatif.
Pour la transition
330,1
keV vers le niveaufonda-mental,
la détermination de b2 de De Pinho et Foucher(Ml =
47% E2 =
53%)
est très en dehors desvaleurs
compatibles
avec les mesures de corrélationangulaire
(Mi >
95%)
ou(Ml
17%)
comme lemontre la
figure
6.Les déterminations
plus
récentes deHagee
et coll.[10]
durapport
des raies des électrons de conversionde cette transition
(K/L(I+II)
=3,85
±
0,38)
à l’aide d’unspectrographe magnétique x J2
de 50 cm derayon conduisait à un taux de
mélange
(Ml
= 71 + 9%).
Ils ont déterminé aussi le coefficientde conversion aK avec des diodes
Ge(Li)
etSi(Li)
d’efficacité étalonnée. Ceci fourni aK =0,41
±0,05.
D’après
les tables deSliv,
le taux deMl
dans ce casdevient
(90
+10)
%.
La
proportion
beaucoup plus importante
de rayon-nementMi
mesurée parHagee
et coll. par rapport àcelle donnée par De Pinho et Foucher se
rapproche
de la valeur déduite de la corrélation
angulaire
a -
y(Mi
> 95%).
Les déterminations trop diffé-rentes du taux demélange
Ml /E2
de cette transitionne permettent pas d’aboutir à des conclusions sûres. Si on essaie un taux de
mélange
aplus
faibleC!1; =
0,06),
on améliore l’accord comme le montrela
figure
6,
mais dans ce cas l’écart entre les valeurs deA22(0t,
y)
calculées etexpérimentales,
de la transition302,7
keVdépassent
les limites des erreursindiquées.
Conclusions. - Les
mesures de corrélation
angu-laire a - y effectuées sur
231 Pa
jointes
auxmultipo-larités connues des rayonnements désexcitant le niveau
330 keV ont
permis
de vérifier lesspins
des troispremiers
niveauxexcités : 1
+(46,2) /25 -
(29,9)
et2
+(27,3),
et, par là même de tester la validité des calculs deprobabilité
de transition a absolue dePoggenburg
sur un noyau à la limite de la déformationstable. L’accord est satisfaisant entre les valeurs
A22(a, y) prévues
par le calcul et obtenues parl’expé-rience.
En ce
qui
concerne le niveaufondamental,
devantles écarts très
importants
des déterminationsexpé-rimentales du taux de
mélange
MlIE2
de la transition330 keV par différents auteurs,
l’interprétation
de lacorrélation
angulaire
de cette transition n’est pas certaine. Le taux trèsimportant
deMi (98
± 3%)
compatible
avec les mesures de corrélationangulaire
n’est conciliable
qu’avec
la limite extrême d’une des déterminations deHagee
et coll.[10].
Il semble doncindispensable
dedisposer
d’une détermination beau-coupplus précise
du taux demélange MI
avant dechercher à
interpréter
d’une autrefaçon
les résultats de corrélationangulaire
de cette transition. Ceci est autantplus important qu’il s’agit
duspin
fondamental de227 au,
dont la valeurf,
établi par voieoptique,
est difficilement à mettre en doute.
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