(1)(2)- 3,3 .
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Submitted on 1 Jan 1974
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A STUDY OF THE HYPERFINE FIELD OF CESIUM IN NICKEL AND IRON
F. Namavar, M. Rots, H. Pattyn, G. Dumont, R. Coussement
To cite this version:
F. Namavar, M. Rots, H. Pattyn, G. Dumont, R. Coussement. A STUDY OF THE HYPERFINE
FIELD OF CESIUM IN NICKEL AND IRON. Journal de Physique Colloques, 1974, 35 (C1), pp.C1-
7-C1-8. �10.1051/jphyscol:1974104�. �jpa-00215479�
JOURNAL DE PHYSIQUE
Colloque C l , s u p p l P ~ ? ~ e ~ ~ t au no 1, Tome 35, Janvier 1974, page C1-7
A STUDY OF THE HYPERFINE FIELD OF CESIUM IN NICKEL AND IRON
F. N A M A V A R , M. R O T S , H. P A T T Y N , G. DUMONT a n d R. C O U S S E M E N T
I n s t i t u u t v o o r K e r n - en Stralingsfysika, University o f Leuven, Belgium
R6sumC.
-A u moyen d'un si-parateur d'isotopes, nous avons iniplante, avec une dose de 1,0
X10ls/cmz e t une dose de 3,7
,,1017/cniz, I'activite IJjBa dans des feuilles de nickel et de fer. Nous avons mesure la correlation angulaire integrale pel-turbee (CAIP) de la cascade 276- 160 keV, avec deux systemes conipletement dityerents
:a ) un detecteur Ge(Li) en coi'ncidence avec un detecteur NaI(T1); b ) trois detecteurs Ge(Li) en coi'ncidence siniultanee. En ce qui concerne I'activite I33Ba implantee dans le fer, nous avons observe une rotation d u spin ~iucleaire dans I'etat intermediaire 160 keV, correspondant a tur
=0,126
i0,024. Cependant, pour ce menie etat, aucune rotation n'a etC observee lorsque I'activite IjjBa etait implantee dans d u nickel.
On a cru [I], [2] que la vie nioyenne et le monient magnetique de I'etat 160 keV etaient
(t =
123 i 23 ps et
,L!- 3,3 . 0,8 nni) mais une mesure recente [3] a niontre
(7 = 274
z 22 ps).
A la luniibre de cette derniere mesure, les resultats de ( 2 ) ont besoin:d3Ctre reevalues. Des donnees nouvelles montrent que le monient magnetique de I'etat 160 keV est
( / I =1,48
- .0,5 nni), ce qui est proche de la valeur tlieorique (/I - 1,842 16
!I0,000 01 nm). Ainsi le champ liyperfin pour I'i~iipurete cesium dans un li6te de fer est B
=162,5 65 kG. Le clustering de I'activite IHBa dans les feuilles de nickel, cause par une grande dose d'implantation, est probablement responsable du manque d'interaction hyperfine. Afin de disperser le cluster nous avons chaufl'e l'h6te de nickel jusqu'a 700 O C . Nous I'avons ensuite refroidi jusqu'h la temperature anibiante.
Nous realisgmes alors une niesure CAIP, niais aucune rotation ne fut observee.
Une seconde fois nous avons chauffe l'li6te de nickel jusqu'a 700 OC pendant une heure. Ensuite a enient nous I'avons etanche a la temperature de la piece. Ce dernier processus nous a perniis fin, 1 d'observer une rotation d u spin nucleaire dans I'etat 160 keV. Une evaluation des donnees pour les trois premiers jours d c l'expkrience a montrk
~ L I C(c,~r
=0,037
r0,019). Cette rotation indique que le champ hyperfin pour I'inipurete cesiurii dans un h6te de nickel doit Ctre B
=47.6
z29,5 kG.
Une selnaine apres le quenching aucune rotation n'a ete observee. Cette disparition du cliamp hyperfin implique que I'inipurete de cesium s'est reorganisee selon sa forme d'accuniulation initiale dans ]'hate de nickel.
Une troisieme fois le nickel dissous a etk cliauffe (cettc fois-ci jusqu'a 600 "C), puis etanche. Nous avons observe une rotation d u spin nucleaire de I'etat 160 keV. Une evaluation des donnees des premikres 24 l ~ e u r e s a niontre (c~jr - 0,187
-0,07), d'oir
B :=240 + 122 k G . D'autre part I'eva- luation des donnees des de~rxienies 24 lieures de la niesure nous a donne
(cos =0.08
::0,05) et B
=103 73 kG.
II semble donc que la raison dc I'augnientation du champ hyperfin apr&s le deuxienie etanchenient est dCI a la reduction du nombrc des impuretes dans l'li6te de nickel. Chaque rechaufl'enient reduit les inipuretes de moitie et provoque leur d i f ~ r s i o n a la surface d u nickel.
L a diminution de la quantite d'inipurctes apres le deuxieme etanchenient reduit egalenient la probabilite de clustering et augmente ainsi le champ hyperfin.
Abstract. -
By means o f an isotope separator the 133Ba activity has been implanted in nickel and iron foils with a dose of I .O
.IOl'/cm~ and a dose of 3.7
\: 101-'/cn12. Tlie integral perturbedangular correlation (IPAC) of tlie 276-160 keV cascade has been measured with two completely different systems
:a)
Ge(Li) detector in coincitlence with Nal(T1) detector, O) three Ge(Li) detectors with s i m ~ ~ l t a n c o u s coincidence.
In the case of the I33Ba activity implanted in iron, a rotation of nuclear spin in tlie 160 keV intermediate state has been observed and indicates
tur =0.126
1- 0.024. However, for the samestate n o rotation was seen from the 133Ba activity implanted in nickel.
The mean life and the magnetic moment of 160 keV state was believed to be [I], [2]
( r
=123 23 ps and
/I- 3.3 0.8 nm)
but a recent [3] measurement has shown tlie mean life of the sanie state to be
( T =274
i22 ps). I n the light of tlie latter n i e a s ~ ~ r e m c n t tlie calculations of [2] needs to be re-evaluated. New data show the magnetic nionient of the 160 keV state to be (ji - 1.48 0.5
nm)which is close to the theorc- tical value o f
(/c =1.842 16 0.000 01
nrn).Thus, the Iiypcrfinc field for the cesium impurity in a n iron host is B
=162.5 65 kG. Tlie clustering of tlie "'Ba activity in nickel foil which occurs due to high dose o f implantation is probably rcsponsable for tlic lack
ofhyperline interaction. In order to diffuse the cluster, the nickel lhost was heated to 700 " C . Tlic nickel was then slowly cooled lo
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:1974104
F. NAMAVAR, M. ROTS, H. PATTYN, G. DUMONT AND R. COUSSEMENT room temperature. The IPAC experiment was again performed but still n o rotation was observed.
F o r a second time the nickel host was heated to 700 oC for one hour. The host was then quenched in room temperature. This latter process finally enabled us to observe a rotation of the nuclear spin in the 160 keV state. An evaluation of the data for the first three days of the experiment showed that
(tor =0.037
I::0.019). This rotation indicates that the hyperfine field for cesium impurity in a nickel host must be B
=47.6 i 29.5 kG. One week after quenching n o rotation was observed. This disappearance of the hyperfine field implies that the cesium impurity has reorganized itself t o the previous clustered form in nickel host.
F o r a third time the soluted nickel was heated (this time to 600 oC) a n d subsequently quenched.
A rotation of the nuclear spin of 160 keV was observed. An evaluation of the data for the first 24 hours showed that
(tux =.I87
&0.01). Consequently the hyperfine field is B
=240
&122 k G . A n evaluation of the data for the second 24 hours of the IPAC measurement implies that
( o r =0.08 i 0.05) and B
=103
-'r73 kG.
T h e reason for the increase of the hyperfine field after the second quenching is due t o the reduced amount of impurities in the nickel host. Each heating reduces the impurities by one half and causes their diffusion t o the surface of the nickel.
T h e reduction in the amount o f impurities after the second quenching also reduces the probabi- lity of clustering and gives a bigger hyperfine field.
References
[I] FLAUGER, W. and SCHNEIDER, H.,
Atomkernenergie 8BODENSTEDT,
E., KORMER,H. J. and MATTHIAS, E.,:
NucI.(1963) 453. Phys. 11 (1959) 584-598.
[2]
