Analyse de groupes d'électrons de conversion dans la couche M

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Submitted on 1 Jan 1966

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Analyse de groupes d’électrons de conversion dans la couche M

A. Gizon

To cite this version:

A. Gizon. Analyse de groupes d’électrons de conversion dans la couche M. Journal de Physique, 1966,

27 (7-8), pp.411-414. �10.1051/jphys:01966002707-8041100�. �jpa-00206419�

ANALYSE DE GROUPES

D’ÉLECTRONS

DE CONVERSION DANS LA COUCHE M Par Mme A.

GIZON,

Faculté des Sciences et Centre

d’Études

Nucléaires de Grenoble.

Résumé. ²⁰¹⁴ Les groupes d’électrons de conversion des transitions de

25,6

^{keV et de}

48,9

^{keV du 161}

Dy

^{et de}

58,5

keV du 231Pa ont été

enregistrés

^{avec un}

spectromètre 03C0 ~2

^à

double

focalisation,

^{sans fer. La nature de ces} transitions a été établie à

partir

des raies de conversion L. Les groupes d’électrons de conversion M ^{ont été}

comparés

^aux coefficients

théoriques

^{de Rose et aux} coefficients

théoriques corrigés

de l’effet d’écran selon Chu et

Perlman.

Abstract. ²⁰¹⁴ Conversion electrons of 25.6 keV and 48.9 keV transitions in

161Dy

^{and of the}

58,5

keV transition in 231Pa have been measured with a iron-free

double-focusing

spectro-

meter. The

multipole

order of these transitions are determined from L conversion lines.

Spectra

of M conversion electrons ^are

compared

with conversion coefficients tabulated

by

Rose and with theoretical coefficients

including the screening

corrections

uggested by

^{Chu and}

Perlman.

LE JOURNAL ^DE PHYSIQUE 1966,

Introduction. ^- Les coefficients de conversion

théoriques

^calculés pour la couche M _par M. E. Rose

[1]

^{ont été évalués en}

négligeant

l’effet de taille finie du _noyau, et surtout l’effet d’écran des élec-

trons

atomiques qui

^{entourent la}

charge

^nucléaire.

La différence entre les résultats

expérimentaux

^et

ces valeurs calculées est connue

depuis longtemps [2].

^{Elle est facile à mettre en évidence en}

comparant

les _groupes d’électrons de conversion L ^et M. Le

rapport L/M expérimental

^est

toujours supérieur

au

rapport théorique.

^{Chu et Perlman}

[3]

^{ont com-}

paré

les résultats

expérimentaux

^aux coefficients

théoriques

^sur les transitions

lYl4

^de

81,78

^{keV du 121-Te}

M4

^de

88,46

keV du 122-Te

et ils ont

essayé

^de déterminer une correction d’écran

semi-empirique.

En

désignant

par ^cri la différence Z -

Zefficace

_Mlp ils ont obtenu les valeurs suivantes pour le Te

ai ⁼

7,0

pour la sous-couche

Mi

ai ⁼

7,9

pour les sous-couches

Mi,

^et

MI11

ai ⁼

10,0

pour les sous-couches

MIV

^et

Mv.

Compte

^{tenu de ces}

résultats,

^{ils ont}

analysé

d’autres _groupes de conversion M mesurés par

ailleurs,

^{et ils ont} montré que les coefficients théo-

riques corrigés

par leur méthode

expliquent

^mieux

les résultats

expérimentaux.

^Il

s’agit :

de la transition de

159,0

keV de 123-Te de nature

(99,3 %) ⁺ E2 (0,67 %) [4] ;

de la transition de

661,6

keV de 137mBa de nature

M4 [3] ;

des transitions de

57,26

^{keV et de}

67,85

^{keV de}

23spu de nature

E 2 ~ [5].

de la transition de

26,22

keV de 205Pb de nature

M2 [6].

Nous nous sommes

proposés

d’examiner des

spectres

d’électrons de conversion interne

déjà

^enre-

gistrés

^au laboratoire sur le

spectromètre r ~2,

^sans

fer,

^{de 21 cm de} rayon.

Nous avons constaté

qu’il

^{est très difficile de}

trouver des

exemples

^non

critiquables.

^Les

spectres

étudiés ont été mesurés avec des

pouvoirs sépara-

teurs variant de

0,15 %

^à

0,60 %

suivant la

largeur

et la

qualité

^{des sources}

évaporées.

^{Une telle réso-}

lution est insuffisante _pour

séparer

^les

cinq

^compo-

santes d’un _groupe M.

Lorsque

^{le Z du} noyau ^est suffisamment élevé _{pour que} la

décomposition

^soit

possible,

^{il faut être très}

scrupuleux

^{sur le}

profil

^de

raie admis comme

profil type,

^et il faut vérifier

qu’il

est correct pour le domaine

d’énergie

^{où l’on}

désire effectuer la

décomposition.

Par

ailleurs,

nous avons constaté

qu’il

^est

impos-

sible

d’analyser

des transitions dont la nature n’est pas connue avec une très

grande précision.

Travail

expérimental.

^{- A cause de toutes les}

difficultés

signalées ci-dessus,

^{nous n’avons retenu}

que les trois transitions suivantes :

25,6

^{keV du}

161Dy 48,9

^{keV du}

16’Dv 58,5

keV du 231Pa.

Préparation

^{des sources. - Dans tous les cas, les}

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:01966002707-8041100

412

sources ont été

évaporées

^{sous vide sur des}

^supports

de formvar

aluminés,

^{de 10 à 20}

fLg/cm2.

Les niveaux du

161 Dy

^{sont atteints par la désin-}

tégration ~-

du 161Tb. La

préparation

^{des sources}

de 161Tb obtenu par irradiation du lsoGd aux neu- trons

lents,

^{a été décrite} par ailleurs

[7].

U 231

Pour étudier la transition de

58,5

^{keV du}

231Pa,

nous avons

fabriqué

^{des sources de} 231Th fourni _par la

désintégration

naturelle de 90 _g d’uranium enrichi à 90

%

^{en 235U. La}

séparation

^{U - Th sur résine}

anionique

^et

l’évaporation

du thorium sont décrites dans ^un article à

paraître [8].

Spectres

^de conversion interne. Nature des tran-

sitions. ^- Pour chacune des

transitions,

^{nous avons}

enregistré

^les groupes d’électrons de conversion L

et M _pour trois échantillons au minimum. Nous

avons vérifié

qu’il

^{existe un}

profil type

^{de raie}

correct

qui

se conserve à basse

énergie (de

^l’ordre

de 10

keV) indiquant

^{ainsi une}

qualité

suffisante de la source.

Les

rapports Li/jLn/Lm

^ou

(Li ^-~-

per- mettent de déterminer la nature des transitions étudiées _par

comparaison

^aux

rapports

^{des coeffi-} cients

théoriques

^de conversion L

[1], [9].

^Nous

avons ainsi trouvé :

pour la transition de

25,6

^{keV du}

161 Dy

^une

nature

El

^{avec 10-4}

lVl2

^au

maximum ;

pour la transition de

48,9

^{keV du}

161 Dy

^une

nature

M.

^avec

(3,10 = 0,05)

^10-3

E2 ;

pour la transition de

58,5

^{keV du 211pa une}

nature

(Il

^{est difficile} d’affirmer _que cette transition située entre les niveaux

7/2-, 3/2-

^{du 231Pa est}

E2

pure ; à faible

énergie, l’extrapolation

^des coefficients de conversion à

partir

des tables est délicate.La valeur

expérimentale

^du

rapport + LIl) IL111

est

1,23 ~ 0,01,

^tandis que ^ce

rapport

^vaut

1,22

avec les coefficients de Rose et

1,27

^{avec ceux de} Sliv. Une

proportion

^{de 10-4}

M2

^{conduit à une}

augmentation

^{de ce}

rapport

de l’ordre de 2

%.

^Il

semble donc raisonnable d’admettre une nature

E2

pure, le niveau de

58,5

^{keV étant atteint} par exci- tation

coulombienne.)

La

décomposition

^des groupes de conversion M n’étant pas

possible,

nous avons

calculé,

^d’une

part

le groupe de conversion M ^à

partir

^des coefficients

théoriques

^{de Rose} pour le Z du _noyau étudié

(tableau I,

^colonne

6),

^{et d’autre}

part

le groupe de conversion M à

partir

des coefficients

théoriques

de Rose

extrapolés

^{aux divers}

^Zefficace

~li

préconisés

par Chu et Perlman.

(Pour

^cette dernière évalua-

tion,

nous avons

porté log

el Mi des tables de Rose en

fonction de

Z,

pour ^une

énergie donnée) (tableau I,

colonne

7).

Le calcul des

profils

des groupes lvl à l’aide du

profil

^{de raie} type

expérimental a été

^{effectué à la}

calculatrice CAB 500 du Centre d’Etudes Nucléaires de Grenoble.

Résultats et discussion. ^- Pour

chaque

^transi-

tion,

^nous pouvons comparer les

rapports L /M expérimentaux,

^aux

rapports théoriques (tableau I,

colonnes A à

D).

^{Comme le montre le}

^tableau,

^le

rapport théorique

^{obtenu avec la} correction de Chu

et Perlman est

plus

voisin de la valeur

expéri-

mentale. La

proportion

^de

mélange

^des transitions de basse

énergie

^étudiées

dépend

^de

l’extrapolation

des coefficients de conversion _{pour les} sous-

couches

L ;

^{elle n’est} donc pas fournie avec une très

grande précision

^{et la seule}

comparaison

^des rap-

ports L/lVl expérimentaux

^et

théoriques

n’est donc pas suffisante. Pour _comparer les

profils

^des

groupes

M,

nous avons

préféré ajuster

^{à la même}

ordonnée le sommet

principal,

^{et non} pas normaliser les

profils

^par

^rapport

^aux raies L : nous voyons mieux ainsi les corrections d’écran relatives.

(La comparaison

^avec les raies L se trouve dans le

tableau.)

^Les

figures

^{1 à 3 résument ce travail.}

FIG. 1. ^-

Électrons

de conversion M de la transition de

25,6

^{keV du}

l61 Dy (source rectangulaire

^de

1 mm X 20

mm).

Trois groupes normalisés ^sur le sommet MI.

20132013201320132013201320132013201320132013201320132013

1)

groupe

expérimental ;

- - -

2)

groupe

théorique

^{avec coef-}

ficients aMz de Rose

pourZ =66 ;

- - -

3)

groupe

théorique

^{avec coef fi-}

cients _aMi de Rose pour Zefficace

(selon

^{Chu et}

Perlman) ;

- - -

partie

^{où les} spectres ^{2 et 3 sont} confondus.

Pour la nature

Mi (fig. 2),

^{on ne}

peut prati-

quement

^{tirer aucune}

conclusion,

^car la conversion

TABLEAU 1

étant tellement

prépondérante

dans la sous-couche

MI

par

rapport

^{aux autres}

sous-couches,

^le groupe normalisé ne

change

pas de forme

quand

^on

remplace

les coefficients de Rose obtenus pour le Z du noyau par ^ceux déduits pour les divers

Z,ffi,.ces. Cependant,

le

rapport

déduit des corrections de Chu et

Perlman

paraît trop élevé,

^même

compte-tenu

^de l’incertitude

possible

^{sur le}

rapport

^de

mélange.

La

figure 1,

^{relative au} groupe M de la transition de

25,6

^{keV du}

161Dy,

^montre que la correction de Chu et Perlman semble

trop

^forte pour les diverses sous-couches M _par

rapport

^à celle de la sous-

couche

MI.

^De

plus,

^le

rapport

^est

trop faible ;

la correction d’écran cr semble

trop

faible dans ce cas

précis.

La

figure 3,

^{relative à la} transition de

58,5

^keY

du 231Pa _pour

laquelle

^{les raies}

^Mi,

^et

^MIII

^{sont bien}

séparées,

permet ^{de voir} que

l’application

^{de la}

correction de Chu et Perlman donne un

rapport MIII/MII qui

s’écarte de la valeur

expérimentale.

Cela est dû à la

pente

différente des courbes de

log

^{llMi en} fonction de Z _pour les sous-couches

Mii

et

Mjii

pour

lesquelles

la valeur de _gi est la même.

On ne peut penser à l’intervention d’un faible

mélange M3 qui exagérerait

^{encore la raie}

^Mi,,.

Les mesures

précises

effectuées sur les _groupes de conversion M sont encore

trop

peu nombreuses pour tirer des conclusions définitives. La correction semi-

empirique

^{de Chu et Perlman rend mieux}

compte

^du coefficient de conversion

total,

^{mais il} semble que

14

FIG. 2. ^-

Électrons

de conversion AI de la transition de

48,9

^{keV du}

l6lDy (source rectangulaire

^de

2 mm X 20

mm).

Trois groupes normalisés ^sur le sommet Mi.

--- 1

^B groupe

expérimental.

- - - -

2)

groupe

théorique

^avec les coeffi- cients aMi ^{de Rose} pour Z ⁼⁼ 66.

B

3)

groupe

théorique

^avec les coefli-

)

^{cients Ymi de Rose pour}

^Zefficace

B ^(selon

^{Chu et}

^Perlman).

Ces deux groupes ^ont

pratiquement

la même forme

lorsqu’ils

^sont normalisés.

les

rapports

des coefficients

partiels

soient mieux en

accord avec les valeurs

théoriques

^{de Rose. Ces}

coefficients étant par ailleurs ^très sensibles à la

nature pure ^ou

mélangée

^des

transitions,

^{il faudrait}

établir

empiriquement

la correction d’écran sur des transitions _pour

lesquelles

^le

mélange

^est

impossible (les

éventuelles

impuretés

^de

parité

^{étant mises à}

part).

Les transitions

lVl4

^de

^81,78

^{keV et}

83,46

^{keV des}

tellures 121 et 123 utilisées _par Chu et

Perlman,

^se

situent entre des niveaux

11~2-

^et

3/2 +

^{et un très}

faible

pourcentage

^de

mélange

^n’est pas absolument exclu. Nous avons l’intention d’effectuer des mesures sur un

spectromètre r J2

^{de 50 cm de} rayon, ^avec

un meilleur

pouvoir séparateur,

pour des _noyaux

FiG. 3. ^-

Électrons

de conversion lU de la transition de

58,5

keV du 231Pa

(source rectangulaire

^de

2 mm X 20

mm).

Trois groupes normalisés ^sur le sommet Mil.

-

1)

groupe

expérimental.

- - - - -- -

2)

groupe

théorique

^avec coefficients

aMi de Rose pour Z ⁼ 91.

- - - 3)

groupe

théorique

^{avec coeffi-}

cients de R ose pour Zeffica« e (selon Chu et

Perlman).

- - -

partie

^{où les} spectres ^{2 et 3 sont} conf ondus.

lourds _pour

lesquels

^les

énergies

^{de liaison des sous-}

couches M diffèrent suffisamment et surtout sur des transitions de nature aussi _{pure que}

possible,

^en

particulier

^{sur des}

E2

^du

type

²

+ -

⁰

+.

Manuscrit reçu le 24

janvier

^1966.

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