Etude de certains niveaux de 19O(Ex ≤ 3,944 MeV) et de 21 Ne(5,338 ≤ Ex ≤ 6,606 MeV)à partir des réactions 18O(d,p) et 20Ne(d,p)

presenrëe

à la

Président

Examinateurs

FASLA

par

Mohammed

"

THESE

pour

obtenir

D.ALLAB

J.F.

ALLARD

T. F.

HAMMANN

MM H. BEAUMEVIEILLE LE

TITRE

DE

DOCTEURDE

TROISJEME

CYCLE

EN

PHYSIQUE

NUCLýAIRE

FACULTÉ

DES

SCIENCES

DE L'

UNIVERSIT

E

D'A.LGER

Soutenue

le 4

Mars

1971

devant

la

Commission

d'examen

SUJETI:

Etude

de

certains niveaux de190

(Ex 4

3,944 MeV)

et de

2iNe (', H8 ý _Ex.

6,606MeV)

à

partir

des

réactionsl8o

pour obtenir presenrêe à la Président Examinateurs

PASLA

par

Mohammed

ýT1/gt3

·

THÈSE

D. ALLAB J.F.

ALLARD

T. F.

HAMMANN

MM H. BEAUMEVIEILLE LE

TITRE

DE

DOCTE

UR DE

TROISIEME

CYCLE

EN

PHYSIQUE

NUCLhAIRE

FACULTÉ

DES

SCIENCES

DE

L'UNIVERSITE

D'A,LGER

.Sourenue le 4 Mars 1971 devant la Commission d'examen

SUJETI: Etude de

certains

niveaux de190 (Ex 4 3,944 MeV) ct de

2lNe

_(',H8

ý _{Exý 6,606McV)} à partir

desrb.ctions180(d,p)

ct

Je

voudrais

rezSrcier

ici

Monsieur

D. ALU\B,

Directeur

de 1 '

Institut

d'Etudes

Nucléaires,

pour

l'intérêt

qu'il

a bien

voulu

por-ter à ce

travail.

J'exprime

ma

reconnaissance

à

Monsieur

le

Professeur

H. BFAUMEVIElu..E qui m'a

accueilli

dans son

l..alx:>ratoire,

a

suivi

cons-tanment ce

travail,

m'a guidé et

encouragé.

Je

remercie

Messieurs

J. F. ALù\RD et T. liAl't1ANN de l'

in-térêt

manifesté

pour cette

thèse.

Je remercie

également

tous

rSs

camarades

du

laboratoire

de

Physique Nucléaire

de

l'I.E.N.

pour la

collaboration

enrichissante

qu'ils

m'ont apportée.

Mes

remerciements

vont enfin

au

personnel

de

l'Institut

d'Etudes

Nucléaires

de

l'Université

d'ALGER _pour sa

précieuse

assis-tance

technique.

- TABLE DES MATIERES

-INTROruCTION

CHAPITRE r - DESCRIPTION DE L'APPAREIlLAGE EXPERIMENTAL

1°)

_{L'accélérateur}

-

_L'extension

2°) Les

cibles

3°) Les

boîtes

à

cibles

Boîte

A 5

BoheB

9

4°) Les

chaînes

de

détection

des

produits

de

reaction

12

A - Les

détecteurs

13

B - Les

voies

à

mélange numérique

1S

C - La

chaîne

à

identification

digitale

18

1°-

_Description

_{de la}

_chaîne

18

2°-

_Réglage

_{de la}

_chaîne

22

5°)

Incertitudes

expérilrentales

23

CHAPITRE II - LA REACTION

180(d,p)190

26

10)

Introduction

26

2°)

Résultats

expérimentaux

et

analyse

à _Ed = _{3 MeV} 29

2.1 -

_Résultats

_{expérimentaux}

29

2.2 -

_Analyse

_des

_{distributions}

_angulaires

à _Ed = _{3 MeV 30}

2.2.1

-

_Rappel

_de

_formules

31

2.2.2

-

_Calcul

_{de la}

_section

_efficace

de

Hauser-Feshbach

33

2.2.3

-

_Calcul

_{de la}

_section

_efficace

DWBA 39

2.3 - _Le

_niveau

_à

_2,370

MeV 48

3°)

Analyse

des

données expérimentales

à 12 MeV et à 15 MeV 49

3.1 -

_Variations

_{de la}

_section

_efficace

DWBA avec le

facteur

de forme

F(r)

50

do

3.1.1

- _{Allum de}

(dw)DWBA 51

3.1.2

-

_Variations

_{de ô}

WBA

avec

le

facteur

de forme et

3.2 - Analyse des distributions angulaires à 12 et 3.2.1 - _{Les niveaux à 0, 0,097 et 1,470 MeV}

3.2v2 - Le niveau à 3,156 MeV 3.2.3 - Le niveau à 3,237 MeV 3.2.4 - Le niveau à 3,944 MeV

4°) Conclusions au chapitre II

CHAPITRE III - lA RFAcrION 20Ne(d,p a 3,6 MeV

1°) Introduction

2°) Résultats expérimentaux

3°) Analyse des resul tats expérirrentaux 3.1 - Calcul de _(ý)HF

3.2 - Calcul de _(ý)DWBA

4°) Conclusions au chapitre III CONCWSION 15 MeV 54 54 58 58 61 61 66 66 66 68 71 7 77 80

- ₁

-- _INTRODUCTION

-La oonna_connaassencei _{expêrumerrtal.e}" . _de 19_{0 comporte encore de}

non-breuses inconnues: les niveaux à 0,348, 1,257, 2,615 et 3,796 MeV sont incertains ; d'autre part les facteurs spectroscopiques des niveaux

atteints par la réaction 180(d,p) n'ont été déterminés que par la théorie

de l'onde plane (PWBA). _{Cette connaissance est telle que l'interprétation}

de 190 par différents modèles nucléaires conduit à de nombreuses

difficul-tés même _{pour les premiers niveaux faiblement excités.}

Ce travail expérimental pose le problème de l'existence des

. .

d 19 d' "..." .

ru veaux mcertams eO; autre part nous avons

cherché

a dete:rnu.ner

les facteurs spectroscopiques de certains niveaux excités de 190 à partir de l'analyse DWBA des distributions angulaires de la réaction 180(d,p).

L'expérience 20Ne(d,p) a été entreprise pour des raisons

légèrement différentes. Autant que peut le pennettre l'étude des réac-tions de stripping, les niveaux de 21Ne étaient connus jusqu'à une exci-tation de 5,7 MeV, domaine non justifiable d'une interprétation par les

nodèles

phénSéno'logi.ques

, _{Aussi, la réaction} 2ýe(d,p) a été étudiée

. ".

al 21N d'

pour augrrenter nos connai.ssances expèrurrerrt es sur e et pour

a.sposer-d'un ensemble de résultats expéri.rSntaux suffisants pour espérer résoudre les difficultés rencontrées dans les analyses, précédemment faites au

la-boratoire, de la réaction 2ýe(d,p).

Dans le chapitre l nous décrirons l'appareillage expérimental.

Le chapitre II traite de la réaction 180(d,p).

Le chapitre III traite dý la réaction 20Ne(d,p).

Les chapitres II et III étant interdépendants, la conclusion à ce

travail réunit, en particulier, les' constatations faites au sujet des

- ₂

-r - DESCRIPI'ION DE L' APPARElUAGE EXPERIMENTAL

1°) L'ACCELERATEUR - L'EXTENSION -Le ... '. 180(d) 190 _à 20 ( ýT 21 .... 2 V s rëactaons , , p 3 ýV et Ne d , p"ýe a Me,

2,5 ýV, 3 MeV et 3,2 ýV ont été étudiée à l'aide de l'accélérateur Van de Graaff de 3 ýV de l'Institut d'Etudes Nucléaires d'AlBER ; par

ailleurs, l'étude des niveaux du 21Ne au-dessus dý 5,3 MeV d'excitation

a nécessité une expérience à 3,6 MeV sur l'accélérateur Haefly de l'Ins-titut d'Etudes Nucléaires de LYON.

Ces accélérateurs ont été étalonnés en énergie par les

réac-tions résonnantes bien connues: 19F(p,ay)160(1) à 1,375 MeV, 14N(p,p) 14N _{à 1,740 MeV et}

_{2ýe(p,p)2ýe}

_{à 2,725 ýV.}

Le faisceau de deutons vertical est analysé _par un aimant

courbant les particules à 90°. Un faisceau stable est obtenu par l'

adjonction à la sortie de l'analyseur magnétique d'un système de lè-vres à hauteur réglable, attaquant un amplificateur différentiel ýui corrige l'énergie de l'accélérateur.

Les particules sont alors aiguillées vers l'extension par un switch. La _{défocalisation du faisceau, principalenent due} à ce dernier appareil, nécessite l'usage de lentilles électrostatiques dont on peut suivre l'effet à l'aide de quartzs escamotables.

Le faisceau pénètre alors dans la bo1te à cibles après avoir traversé une suite de cinq diaphragrSs en tantale, les deux ex-trêJSs ayant un diarStre de 1,2 mn et les autres un diarStre de 1,5 nm

- ₃

-2·) LES CIBLES

-Pour ce qui est du 2ýe, le choix d'une cible gazeuse est évident. Cependant le Néon naturel comportant 10 \ de 22Ne et les

reactions en (d, p) sur ce dernier étant prolifiques, nous avons

utilisé l'isotope pur à 99,99 \ fourni par la Société MONSANTO. L'

usage de ce gaz rare a nécessité de séparer la botte à cible de l'

extension par une feuille de nickel de 0,7 _um, résistante à la

tem-pérature du faisceau et aux différences de pression, acceptant ainsi

le straggling, la perte d'énergie et la _{perte de faisceau qui} en

resultent.

L' 180 lui, peut être obtenu soit sous fonS d'oxygène ga-zeux, soit sous forme d'oxydes réfractaires tel que l'oxyde de

Tungs-tène.

Nous avons rejeté l'usage de la cible solide pour les rai-sons suivantes

- Le pic élastique sur le tungstène est très important et s'accompagne d'un fort bruit de fond.

- Le _{carbone des pompes} à vide se dépose sur la cible et donne lieu à

des reactions 12C (d,p) 13C d'où éJSrge, en particulier, un _{groupe de}

protons d'énergie très voisine de celles des groupes P5 et P6 de la reaction 180(d,p) dont nous voulions apprécier les sections efficaces.

- _{L'épaisseur de la cible ne peut}

pas être variée de façon continue. - _{Enfin, la sublimation de la cible sous l'action du faisceau ne peut}

pas être négligée et nuit aux mesures absolues

Les premières expériences ont été faites en utilisant de l'

180 enrichi à 25 \ Nous avons donc utilisé de 1,180 pur à

98 \ fourni par OAK RIOOE NATIONAL lABORATORY. Les 2 \ d'impuretés

-

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- ₅

-Nonobstant, l'élimination des désavantages de la cible solide ne doit pas nous faire perdre de vue les importantes difficultés entrai-nées _par l'utilisation de cet isotope gazeux rare :

a) les fuites de l'extérieur de la boîte à cible vers l'inté-rieur introduisent des réactions parasites 160 (d,p) 170, 160(d, )14N,

14N(d,p) 15N et 14N (d,a)12C"

b) le dégazage des parois de la chambre à réactions fait

in-tervenir des contaminations en 14N, 160 et H. Le dégazage en

hydrogè-ne, particulièrement intense et difficilement réductible gène,par les

réactions H(d,p) d et H (d,d) H,la détection de groupes protons

inté-ressants aux angles à l'avant et au voisinage de 2 MeV (fig. 1).

3°) LES BOITES A CIBLES

-Les réactions jusqu'à 3,2 MeV ont été étudiées sur la b)ýte

A (ALGER), l'expérience à 3,6 MeV a été faite sur la bo1'te B (LYON).

Bo1te A (fig. 2)

-Elle se compose d'un corps en Al de 224 mm de diamètre et de 110 mm de hauteur et d'un couvercle tournant sur joint souple.

a) Le _{corps solidement fixé sur une table rigide est percé}

de trois trous destinés à recevoir les éléments principaux suivants

- _{Le cône d'entrée (fig. 3)} : il reçoit le porte-feuille de Nickel.

Cet élément, s'il assure l'étanché té entre la boýe à cible et l'

extension entraîne aussi une forte diffusion du faisceau incident. Aussi, le cône d'entrée porte à son extrémité avancée un diaphragme qui approche au maximum l'axe vertical du corps afin de réduire le

plus possible l'angle de diffusion, par la feuille de Nickel, des

1 D'tee'" E 2 Cwp "" c .... " ýec:"-3 3' _{41,,-,,_ (ý} 4... HI) .. 2' _{4 ...} ""' ... 5 1" _{4ý ...} 6 Ct... 4·... II. '"" ce_ 7 Dleph,... 8 D.teet.... 4E 9 D"eetew E

Le cône rooniteur : incliné à 15° _par rapport à l'axe du faisceau et

rigidement fixé sur le corps de la chambre sert à roonitorer les

dis-tributions angulaires.

De _{plus, pour faire} les points à l'avant de ces distributions

angulaires, deux cônes à 15° et 18° 30' dans le plan horizontal ont été prévus.

b) Le couvercle perrre t de recevoir jusqu'à 12 cônes inclinés

de 21° 30' _{par rapport au plan horizontal, ce qui permet de balayer}

con-tinûment les angles laboratoire de 21° 30' à 159° ; il reçoit

égale-ment un capteur absolu à membrane du type "E.C.A." pour mesurer la

pression de la cible.

- ₈

-: il sert à mesurer le flux de particules

inci-dentes. Il est séparé de la chambre à réactions _par une feuille de

1,5 um. Il fonctionne sur le principe d'une cage de Faraday où un vide

de l'ordre de 10-5 mm de Hg est réalisé en permanence pour éliminer

les ionisations parasites. Afin d'éviter la perturbation de la

mesu-re due à _{la création d'électrons secondaires sur la feuille de Nickel,} un _{piégeage électrique est placé juste après celle-ci par} l'intermédi-aire d'une électrode portée à un potentiel négatif de l'ordre de 100 V.

L'âme du collecteur est isolée de son corps par une bague en téflon.

Les particules collectées sont alors envoyées sur un intégrateur

comman-dant une échelle de temps.

- ₉

-Les cônes (fig. 5) _{comportent trois diaphragrSs.} Les deux extrêmes définissent l'angle solide de détection et le _diaphragme

in-termédiaire _{penSt d'éviter que les diffusions sur les bords} n'attei-gnent les détecteurs et nuisent à la résolution. Là aussi, les cônes approchent le _{plus possible} le _{centre de la boîte pour avoir une}

ci-ble active d'extension minimum. La _{face plane du cône peut recevoir}

soit un détecteur

''E''

suffisarrrSnt _{profond pour} arrêter- les particules émergeent des réactions soit un télescope à _{deux détecteurs, l'un}

min-ce "6E" d'épaisseur convenable à _{l'autre profond} (fig. 6).

Bdtte

B

-La _{réalisation de cette boîte a profité des enseignements}

tirés de la boîte A.

les angles, par rapport au plan horizontal, des cônes de détection et du moniteur sont tous les deux égaux à 20°. les cônes

à 15° et 18° 30' _{ont été supprimés.}

le gaz cible n'emplit plus toute la boîte à cibles mais seulement une cellule d'_{extension réduite. Cette "microchambre" se}

compose d'un corps solidaire du fond de la boite principale et d'un couvercle interchangeable de forme cylindrique sur lequel est

entou-ré du formvar vinylique en feuilles très fines constituant une

épais-seur totale de 45 keY pour les a du thorium. C'est maintenant le

corps de la cellule qui porte les feuilles de nickel d'entrée et de sortie du faisceau.

Flg.7 Bolt. B.cha ... horlaontale

\.

- ₁₁

-- _{Seuls trois joints} d'_{étancreité sont susceptibles d'introduire la}

pollution du gaz par leur contact avec la pression atmosphérique. - _{Les fuites de l'intérieur de la cellule vers l'extérieur par les}

]01nts d'étanctéité sont très réduites et tolérables grâce à la faible pression du gaz (rnaxirrn..un 10 mm de Hg)

- _{Les détecteurs sont maintenant placés dans leur condition normale}

d'utilisation c'est-à-dire le vide. Ceci est surtout important pour les détecteurs M: _minces (8 à 15 urn) qui ont souvent tendan-ce à claquer _par exagération de leur courant inverse.

Le volume de gaz cible utilisé _par expérience est très réduit grâ-ce au faible volume de la grâ-cellule (50 cm3 contre 1000 cm3 dans le

cas de la bo'!te A) et aux vidanges peu fréquentes.

Les difficultés d'utilisation sont principalement dues à

la fenêtre de formar :

- _{Il faut pouvoir réaliser des feuilles suffisanment fines pour ne}

pas nuire à la résolution de détection, par augmentation du

straggling, tout en s'imposant une étancléi té suffisante : ceci

nécessite de nombreuses tentatives.

- Un important dégazage d 'hydrocarbures provenant soit de la

subli-mation du forrnvar soit de l'évaporation du solvant (dichloro 1

-2 - éthane) utilisé dans la fabrication des feuilles et occlus par

celles-ci ou des deux en même temps, appelle des mesures particu-lières. Pour celà, nous avons placé dans la cellule un fil

getter-titane fourni _par THOMSON-C.S.F. Ce fil, chauffé pendant une di-zaine de secondes par demi-heure absorbe radicalement l'Oxygène,

l'Azote et le Carbone sous une forme que nous n'avons pas détermi-née ; par contre il est sans effet sur le Néon et l'hydrogène.

Aussi, pour l 'expérience 2ýe (d,p) 21Ne à 3,6 MeV, l'hydrogène

- ₁₂

-La chambre peut

tourner

autour

d'un _axe,

_horizontal

_et

per-pendiculaire

au

faisceau,

ma.térialisé

_par un

cylindre

creux

assurant

le pompage et _par un cône de

détection

pouvant

servir de

moniteur

si on

envisage

le cas de chambre

inclinée

dans une

expérience.

Le

fais-ceau entre alors dans la chambre _par

l'ancien

norri teur et va se

per-dre

-après

réaction-

dans un

arrêtoir.

En

principe,

_ce

systèIS

_de

chambre

inclinée

permet;

d'atteindre

l' angle limite de 40

_Laboratoire.

En fait, la forte

production

de

neutrons

provoquée

par l'arrêt du

faisceau

multiplie

exagérément

le taux de

comptage

de

l'électronique

et il semble

raisonnable

d'installer

un petit aima.nt

d'analyse

dont

l'emplacement

est prévu sur la table

supportant

la chambre.

Aucune

mesure n'a _{donc été}

_faite

_{en chambre}

_inclinée.

4°)

LES CHAINES DE DETECTION DES PRODUITS DE REACTIONS

-Les

réactions

ayant lieu dans la hoi ce à

cibles

donnent

lieu à une

émission

de

protons,

de

deutons

de

particules

a et de

par-ticules

_e,

en ce qui

concerne

les

particules

chargées,

mais

également

à

celle

de

rayons

y ; la

désintégration,

_par

collision,des

deutérons

tout le long du

trajet

suivi _par le

faisceau

incident

et _par les deu-tons

diffusés

apporte

aussi

un important flux de

neutrons.

Nous nous scmnes

intéressés

à certains groupes de

protons

d'énergie

inférieure

à 5 _MeV,

issus

des

réactions

180

(d,p)

et 20Ne

(d,p).

Pour

celà,

nous

avons

eu à

utiliser

différentes

chaînes

électroniques

linéaires,

con-séquemment

à la nature

variée

des

problèmes

de

détection

qui se sont

posés.

Nous

donnons

les

principes

de

fonctionnement

des

éléments

cons-titutifs

de ces chaînes.

- ₁₃

-A - Les détecteurs

-Nous avons utilisé des détecteurs au Silicium à barrière de

surface fournis _par ORTEC et QUARTZ et SILICE.

Il ne faut que 3 eV pour produire une _palre électron-trou

dans ces détecteurs contre 30 eV pour les scintillateurs. Cette pro-priété, augrSntant le nombre de porteurs crées par une particule d'

éner-gie donnée, penSt une linéarité de réponse du détecteur avec une fluc-tuation statistique faible. Le _{fort champ électrique appliqué au}

détec-teur permet une résolution convenable par une bonne collection des char-ges. Cependant, la polarisation du détecteur adrret une limite fixée

par un courant inverse prohibitif s'accorrpagnant de claquages. Les

con-ditions normales de fonctionnement du détecteur supposent le vide ;

néanmoins il faut fréquemment replacer les détecteurs (dépolarisés) dans l'air; il semble que le vide poussé prolongé arrive à dégazer la

couche d'oxyde de silicium, dont le rôle serait important, à travers la

couche d'or d'épaisseur 10 à 100 mv.

En _{fait, nous avons eu} à utiliser des détecteurs dans un gaz de pression comprise entre 5 et 10 mm de mercure. Nous avons essayé d'estimer le rôle de ce gaz ainsi que celui des y et des neutrons dans la détérioration de la qualité d'un spectre par augmentation du bruit

de fond. L'essai a été fait sur un détecteur ORTEC de 1100 vm et de

2

50 mm. Le spectre 9-a doý.ý une idée du bruit de fond du détecteur

placé dans le vide, ainsi que celui de l'électronique associée. Le

spec-tre 9-b a été obtenu dans les mêmes conditions que 9-a mais avec dé-tecteur dans le gaz: il montre déjà l'augmentation du bruit de fond dans des conditions quasi-statiques. Le spectre 9-c montre l'effet des y du 60eo sur le détecteur placé dans le vide. Le spectre 9-<1

reprend les conditions de 9-c, le détecteur étant cependant placé dans de l'azote à la pression de 6 mm de mercure; on constate que les

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- ₁₅

-effets photoélectrique et Compton dans le gaz ajoutent leurs effets

à _{ceux produits dans} le silicium. Enfin, l'étude de nombreux spec-tres que nous avons mesurés montre que le bruit de fond est beau-coup plus important lorsque les particules incidentes sont des deu-tons que lorsqu'elles sont des _protons; ceci est à attribuer aux neutrons. Aussi a-t-on intérêt à diminuer le plus possible le

vo-lume des détecteurs afin de diminuer l'efficacité de détection des

y et des neutrons.

B - Les V01es à mélange numérique

-Pour détecter les _{groupes protons prolifiques, nous avons}

utilisé un ensemble de quatre voies sans traitement particulier des informations détectées (fig. 10).

L'information provenant de cýundes détecteurs est envoyée sur un préamplificateur de charge qui donne une impulsion de valeur de crête proportionnelle à l'énergie de la particule. Ces préamplifica-teurs ont été réalisés au laboratoire et ont été décrits exhaustivement

par ailleurs (2-3). Un _{cable coaxial de 50} m transporte alors l'

im-pulsion de la salle d'irradiation à la salle de mesure où elle est am-plifiée et mise en forme. L'information est alors prise en charge par

une suite d'appareils-fournis _par INTERTECHNIQUE- que nous décrivons rapidement.

- Le codeur d'ampli tude (CA 13) : _{une capacité est chargée}

à la valeur de la crête de l'impulsion et est déchargée linéairement,

ce qui déclenche un train d'impulsions de 20 MHz s'arrêtant à la fin de la décharge. Ce train d'impulsions attaque un registre compteur binaire, composé de 12 bistables dont le contenu -proportionnel à la grandeur de l' _{impulsion- est transféré vers l'A} P 19 en même _temps qu'

N

-ý 0

-ý aJ ., ý cr .. .., E ý 0) te

-ý ., cC GI te CI .., E -CI ., te ,_ M M M M CI

-

Y- Y- .z. -e cC cC ....-e U U U U U 0 Y-GI ...

17

-un pilote servant à valider l'information. La tension maximum admissi-ble par le CA 13 est de la V. Nous avons utilisé une pente de conver-sion de la v _pour 512 canaux ce qui fait que le contenu des bistables 29,210 _{et 211 est toujours égal à zéro; aUSSl le temps de transit de} l'information dans le codeur est réduit et varie de la ýs (canal 0) à

36 ýs (canal 511).

- _{L'aiguilleur numérique AP 19 utilisé comme commutateur}

digital. Il se compose de 4 registres de 15 étages dont chacun est composé d'un bistable, d'une porte d'entrée et d'une porte de sortie.

De ce fait, les registres sont utilisés comme registres d'entrée

(mémorisation) et comme registres de sortie (transfert). La vitesse d'acquisition de l'AP 19 est grande ; aussi, pour peu que ses

regis-tres soient libres, il est en mesure d'accepter en l'espace de 250 ns

une information pour chacune des 4 voies. La fonction d'aiguillage

,

de l' AP 19 est réaliséepar un balayage dans l'ordre de 1, 2, 3, 4 des

voies, imposé une fois pour toutes, et on retrouve à la sortie une

in-formation sous forne d'un nrrt de 4 séquences de 15 bits, dont deux de marquage et un pilote. Le temps de transit dans l'AP 19 est de 8 us ,

dans notre cas, que toutes les voies aient contribué ou non.

- Le mémoire intermédiaire BM la comporte douze registres

de 15 bits. Notre rrot provenant de l'AP 19, comportant quatre syllabes, occupera quatre registres du BM la _{qui pourra alors enmagasiner} jusqu' à trois informations par codeur. Les registres sont visités à la

fré-quence fixe de 50.000 Hz, maximum admissible par le BM 96. Si le BM la

n'a _pas au rmins 4 registres de libres, il envoie à l' AP 19 un signal d'interdiction d'acquisition.

- ₁₈

-La matr-ice K 12 _{est une} matr-Ice à pions court-cireuit.

Elle réunit les djx premiers bits du EM la aux la premiers bits du EM 96 et les bits 14 et 15 du EM la aux bits la et 11 du EM 96

ce _{qui penSt} le sous-groupage des voies. Les pilotes EM la et

13M 96 sont égalerSnt réunis pour valider l'information.

- Le bloc rrénoire EM 96 est essentiellerSnt un sélecteur multicanaux à rrérroire de ferrites pouvant compter jusqu'à 106

impul-sions _par canal. Il comporte une visualisation consultable ou non en stockage et pour l'enregistrement des résultats des sorties numé-riques parallèle et série. Le cycle de rrérroire est de 16 ýs sans

visualisation et de 25 ýs avec visualisation.

c -

La chaîne à identification digitale

-Nous l'avons utilisée pour réduire le bruit de fond des spectres et pour discriminer entre les protons de faible section efficace qui nous intéressent les deutons et les Cl

li Description de la chaîne (fig. 11)

-Les signaux détectés par le détecteur mince t£ et _par le

détecteur profond E passent dans des préamplificateurs de charges et sont amplifiés et mis en forme.

Les informations des voies, E et LE, dont les gains doi-vent être identiques, attaquent deux CA 13 couplés en XY. Dans ces

conditions, la plage de coincidence des codeurs est de 600 ns ± 20 %

et le transfert des résultats de codage est simultané vers les entrées

--

.-w. -G

"

c

.-

_"

ý u .. c .!

-

_"

.ý

-

.-

-c

"

."

-C') .. -e u l'

,..

-.. .. j tI tI ." _ý " o '" cý ...

-j ..._ c u j ,... .... &loi Q

-- ₂₀

-- L'_{identif icateur digital mis au point au Laboratoire} (4), _{realise les}

opérations 6E + E' = _{E et P = 6E (E' + E ) où 6E représente la perte}

o

d'énergie dans le détecteur mince, E' ce qui reste de l'énergie de la _{particule et est perdu} .irrtêgre.lerrerrt _dans le détecteur profond, et Eo une constante discrète ajustable. E représente alors l'énergie

de la particule et P est la fonction d'identification. Les

fonc-tions somme et produit sont réalisées de la façon suivante (fig. 12)

a - _§2ý - Une information se présente en sortie des co-deurs. E est inscrit dans RH 1 et puis dans l'opérateur arithnétique

(O.A.), E' _{est injecté dans}

ý et dans le registre eccumûateur (A.C.). La somme est alors rêaï i.sêe _dans O.A. transférée dans A.C. et mis en

mérroire dans R _M3 en attendant que le produit P soit gênêrê ,

b - Produit - _{La constante E est transféree dans AC. le}

--- 0

contenu de

ý dans O.A. et la somme E' + Eo ainsi réalisée,

trans-férée dans M.Q., sert à commander suivant que son dernier bit est 0

ou 1, une série de neuf opérations de décalage (portant sur l'ensemble

AC - _{M.Q) ou d'addition (AC) + (ý) suivie de décalage.}

E et P, sous forrS de deux syllabes de dix bits, sont alors transférés simultanéJSnt vers les organes de condi.t ionnerrent, Les

or-ganes de calcul de l'identificateur sont alors initialisés et

l'ensem-ble est prêt pour un nouveau calcul que lui annonce l'un des pilotes

des codeurs. Le temps de calcul étant de 7usl 'identificateur

travaille-ra ptravaille-ratiqueJSnt toujours dans le temps mort des codeurs.

Les conditionneurs AP 22, AP 25, la matrice U 67 : notre mot

comportant deux syllabes (E et P) de 10 bits chacune et le standard de

l'AP 22 étant de 15 bits, nous sommes obligés d'utiliser l'AP 25 en série pour augmenter le format. Nous voulons imposer plusieurs condi-tions à P ce qui nécessite l'usage de la matrice U 67 - et extraire

REGISTRE

RMl

Fig .12 SYNOPTIOUE 0 E PRINCIPE

DE L'IDENTIFICATEUR DIGITAL CA 13AE TI CON ST. _{...._} _,

'.

'RODUIT REGISTRE ACCUMULATEUR r--.._"'" OU OPERATEUR ARITHMETIQUE REGISTRE RM3

l

SOMME CA13E' REGISTRE RM2 REGISTRE M.Q I

- ₂₂

-séparément les parties de E _{correspondant} à chacune des conditions

sa-tisfaites sur P ; alors l'AP 25 servira uniquerrent à garder E en mé-no.ire _{en attendant que} l' AP _{22 opère} le filtrage numérique. A travers

un couple de matrices K 12, l'AP 22 et l'AP 25 envoient leurs

informa-tions dans les BM 96 _{produit et somme ;} de plus les bits 210 et 211 du bloc mém::>ire sorraS _{sont reliés aux numéros} de bandes LO _{et 21 de}

l'AP 22 pour le _{sous-groupage des bandes de conditionnerSnt.}

2/ Réglage de la chaîne

-a) Réglage des gains : On comrence d'abord _par faire tD1

ré-glage grossier en injectant le signal d'un générateur sucoessiverSnt sur les entrées test des préamplificateurs E et 6E puis on fait diffu-ser des protons sur l'air en laissant le gain d'une voie fixe et en faisant varier le gain de l'autre jusqu'à observer le rnaxinrum de réso-lution dans la séparation du doublet de l'air (oxygène et azote). En

fait on constate que si le gain est réglé pour une zone du spectre il

ne l'est pas aussi bien ailleurs. Nous pensons que celà est de à un

léger écart entre les pentes de conversion des codeurs. Pour pallier

à ceý inconvénient nous avons réalisé l'optimum de réglage dans la

zone particulièrement intéressante du spectre.

b) Le _réglage de l'identificateur consiste uniquerSnt à

trou-ver la valeur de E donnant le spectre d'identification où les pics -o

d'allure gaussienne - _{correspondant aux différents types de particules}

soient les mieux séparés. Pour celà, nous avons utilisé les tables de

" 0 "

1 010 0 (5)

perte d'energie des part1cules chargees dans e Sl 1C1um et avons cherché à maximaliser l'écart entre les fonctions d'identification des protons et des deutons, l'identification des alphas ne posant aucun problène. La _{meilleure valeur} de E est alors de 1,3 MeV"

N°canal

Fig.13 SPECTRE PRODUIT

D'IDENTIFICATION

cl

p

Cl'

J

ý

J

ý-

...

,.

ýýýý __ ý __ ýýýý __ ýJý lýýýýý· __ ýýýý ý ý

o

50

' I

200

225

- ₂₃

-c) On visualise le spectre produit (fig. 13) et on

repère

les _{numéros de canaux correspondant aux vallées situées entre les}

différents pics d'identification. Ces _{numéros de canaux sont}

affi-chés en binaire sur la matrice U 67 _reliée à l' AP 22. Ceci assure le

sous-groupage des particules de _{genres différents dans différentes}

zones du EM _{96 somme.}

5°) _{INCERTITUDES EXPERIMENTALES}

-Les _{résultats expérimentaux des sections efficaces}

différen-tielles qui ont été obtenus à _{l'aide de l'appareillage décrit ci-dessus}

et qui seront exposés dans les chapitres II et III, sont soumis à des ýurs statistiques et systématiques,

Les erreurs systématiques concernent l'énergie des particules incidentes, le nombre de noyaux cibles par' unité de volurS, le flux de

particules incidentes, les angles d'observation et les angles solides; ces ýurs ont été discutées d'une façon détaillée dans les références

(6)

et (7)

Les ýurs statistiques concernent le caractère aléatoire du nombre d'évènements nucléaires détectés et le caractère aléatoire du bruit de fond associé à ces évènements. Ces erreurs sont esti.nées en tenant compte de la corrélation des signaux utiles et du bruit par' un progranme

",

i i d dê 't I "'f'" (8)

de depou llement autonat que es spectres que ecru a re erence "

Finalement, l'expression de la section efficace différentielle expérimentale est différenciée et l'erreur globale qui en découle est

- ₂₄

-- REFERENCES 00 CHAPITRE I

-1) S.E. Hunt and K. Firth, Phys.

_Rev.,ý,

786

(1965)

2) C.

Meynadier

et J.C. _KaJrert, Nucl.. Inst. and

Methods,

_ý, 136

(1967)

3) G.

Lefevre,

D.

Griot,

Y.

Flamant,

G. Salrrer, Nue!. Inst. and

Methods,

79, 219

(1970)

4) M. Shmit et J. Herry, à paraître dans Nucl ; Inst . and

Methods

5) C.F.

Williamson,

J.P.

_Boujot,

J. Picard, Rapport

C.E.A.,

R.3042 (1966)

6) M. Lambert, Thèse de

Doctorat; d'Etat

(Paris

1962)

7) G. Dùmazet, Thèse de

Doctorat

d'Etat

(Alger

1968)

- ₂₆

-1" _INTRODUCTION

-Le _noyau 190 a e e e"t" êt d·"U le experlmentalement". ...".a part1r des reactlons

180(d,p)(1-8), 180(d,I y)(8-11), _{170(t,p)(3), 180(n,n)(12) et à l'aide de}

me-sures de radioactivité 8 pour son état fondamental (13,14).

L'équipement du laboratoire nous permet d'atteindre 190 seulement

par la réaction 180(d,p)190, dont le bilan énergétique pour l'état fondamental

est Qo = _{1,732 MeV.}

Nous disposons pour l'analyse des données expérimentales de ces reactions d'un code DWBA écrit par NGUYEN Van Sen (15) et d '\ID code calculant

la section efficace de noyau, composé statistique de Hauser-Feshbach écrit

par MORAND(16) "

On veut étudier ici les niveaux de 190 _{d'excitation Ex} < _3,958 MeV

qui est l'énergie de seuil de la voie (180 + n), énergie au-dessus de laquelle notre code D".mt\ n'est plus adapté (états non liés).

Les résultats des travaux précédemnent publiés conduisent au schéma des premiers niveaux excités de 190 reporté dans la figure 14 ; il en ressort que l'existence des niveaux à _0,348,1,257, 2,615 et 3,796 HeV de 190 est controversée; par ailleurs,les distributions angulaires de la

reaction 180(d,p) mesurées par WIZA(3) et ARHSTRONG(l) ont été analysées

2,777

9/2+

2,615

-

-

-

-

-

---

_(3/2+)

---_

1/2+

---

_5/2+

---

1/2+

3,237

ý,157

3,070

.

0,097

o

180+n

_3,958

_{_}

3,944

(1/2,3/2)

3,796

-

-

-

---190

Fig

14

_

niveaux

de190

avant notre

étude

2,370

18Q(d_p)

1,732

28

-Ce chapitre est divisé en deux parties essentielles - _{Résultats expérimentaux et analyse a Ed} = _{3 MeV}

- _{Analyse des données expérimentales} de Wiza et A strong.

Les facteurs spectroscopiques pour les niveaux à 0, 0,097, 1,470, 3,157, 3,237 et 3,944 MeV ont été extraits et les caractéristiques des niveaux à 2,370 et 3,237 MeV sont discutées.

De plus, nous rapportons les mesures absolues de sections efficaces pour Les groupes protons conduisant à l'état fonderrerrtal, et aux niveaux excités à 0,097 MeV et 1,470 MeV de 190"

L'analyse DWBA des _{distributions angulaires ISsurées} a été étendue aux données expériISntales déjà publiées par WIZA(3) à Ed = 12 MeV, et par kr \Strong (1) a Ed = 15 MeV. Ce choix a été fait car les résultats

de distributions angulaires de la réaction 180(d,p) _{donnés par} ces auteurs s'étendent à la _{plupart des groupes protons} et _{parce que} les ISsures rappor-tées ont été faites jusqu'a des angles de 5° (c.m.) ce qui facilite la

re-cherche, lors de l'analyse DWBA, au nrment angulaire orbi tal de transfert

ý du neutron capturé.

Le _{présent travail discute l'exis ence des niveau de} 190 _a

0,348 et 1,257 MeV et laisse de côté celle des niveaux à 2,615 et 3,796 MeV pour lesquels, a notre énergie de bSnbarderrerrt (Ed = _{3 MeV), la chaîne}

de mesure décrite dans le chapitre In' est plus adaptée, le rapport signal/ bruit devenant trop faible.

.... .. l' '" _{tu l d} 190 Le prob'Ième est IIDIDS sl.ffipl¬. pour e ruveau even e e a

0,348 MeV(5) car _{le groupe de protons qUl} lui correspondrait émerge de la

réaction 180(d,p) avec une énergie (Lab.) qui chevauche celle des groupes

On _{constate que seuls sont excités sensiblement, par la}

réac-tion 180(d,p), les niveaux à _0,0,097 et 1,470 MeV de 190" Les sections efficaces différentielles _{des groupes protons correspondants ont été} mesu-rés de 15 à 158° (Lab.) a l'aide de la chaîne à mélange digital "

2.1 - _{Résultats expérimentaux}

-La _figure 1 donnée plus haut représente un spectre de protons détectés à 43° (Lab.) à _{l'aide du dispositif d'identification décrit}

ci-dessus.

- ₂₉

-ANALYSE A _Ed " 3 MeV

2') RESULTATS EXPERIMENTAUX

Afin de discuter l'existence des niveaux à 0,348 et 1,257 MeV de 190, une expérience a été faite dans les conditions suivantes : courant ::: 1/10

).1A ; pression en 180 de pureté 98 % e 8 mn _{; temps de comptage}

effec-tif à _{chaque angle} ::: 24 h

; diaphragmes de 3 rrm2 et 25

rrm2 _{respectivement}

à l'avant et à l'arrière du cône de détection. On a veillé à ce que la

ba-lance de l'accélérateur (cf I-1°) soit toujours bien équilibrée ; le

dispo-sitif de collimation du faisceau, avant l'entrée de la chambre a été soigneu-sement réglé, les bords de diaphragmes ont été rodés à l'alumine et la

tem-pérature de la chaîne d'identification digitale a été maintenue pratiquement constante pendant la durée d'un comptage. Dans ces conditions, à l'énergie incidente Ed = 3 MeV, il n'y a aucune évidence quant a l'existence du niveaL

reporté par Sjogren à 1,257 MeV dans 190, des comptages

avarrt

été faits à

différents angles où la contmnination par les réactions :60(d,p) et 14N(d,p)

- ₃₀

-Pq ... 6 de la

reaction

14N(d,p)

jusqu'à

1450 (Lab.).

Néanmoins,

aux angles

arrière,

le

niveau

à _0,348 MeV de 190 n'a _{pu être}

_observé.

Enfin le

niveau

à 2,370 MeV de 190

auquel

FINrz(8)

_attribue

comme

caractéristiques

_possibles

(3/2+) est très

faiblement

excité

en

(d,p)

et le groupe de

protons

_{correspondant}

n'a _{pu être extrait du bruit de}

_fond.

2.2 -

_Analyse

_des

_{distributions}

_angulaires

_mesurées

_à

Ed = 3 MeV

-A

l'énergie

_incidente

_{de 3 MeV, le}

_processus

_de

_noyau

_canposé

dans les

reactions

(d,p)

sur

noyaux légers

est

souvent present

: les

nan-breuses

expériences

déjà faites

sur des

noyaux proches

de 180 (14N, 160, 20Ne), _et à des

énergies

incidentes

voisines

de 3 MeV le

prouvent.

Dans notre cas, on

atteint

15 MeV

dýexcitation

dans le

noyau

composé 20F et la

séparation

des

niveaux

de ce

dernier

devient

de

l'ordre

de

grandeur

de la

dispersion

en

_énergie

du

faisceau

incident,

après

la

traversée

de la

feuille

de

Nickel séparant

la

boîte

à

cibles

de

l'extension.

On peut

donc

_espérer

que le

processus

de

noyau composé

ne

fasse

_pas

intervenir

des

resonances

isolées

et

moyenner alors

la

contribution

de

noyau

composé à

l'aide

d'une

théorie

statistique.

L'acceptation

de

l'hypothèse

du

stripping

du

deutéron

à

basse

énergie

étant

faite,

la

section

efficace

différentielle

théorique

peut s' exprimer _par la sc:mne

incohérente

de la

section

efficace

directe

da) (dw DWBl\

évaluée

_par la méthode DWBA, et de la

section

efficace

de

noyau

composé

statistique

_(ý)HF

évaluée

_par la

théorie

de

Hauser-Feshbach.

C'est

dw

- ₃₁ -(1) (L.

JL.J,1L)

" 1 1 1'-1 (- ₎ 1 .

ý.

4k. 1

TJLc

cLc c

s'écrit

Où

2.2.1

-

_{Raýl_dý}

foýý-Soit la

reaction

A(a,b)B.

La

section

efficace

_de

_{Hauser-Feshbach}

Dans le cadre de

l'approximation

de portée nulle la

section

effi-cace

_{différentielle}

DWBA

d'une reaction

A(d,p)B s'écrit

:da 2JB+1 ý 2 ₍₂₎

(a;)DWBA = _2JA+1

ý SI Do al (e)

(mb/sr)

i

Indice

de la

voie d'entrée

_{; f} :

Indice

de la

voie

de

sortie

(b+B)

c :

Indice

d'une voie

en

général

Ja,JA

: Spins de a et A

ki Namhre

d'onde

de la

voie d'entrée

J : Spin du

noyau canposé

L : Ordre des

polynêmes

de J gendre

I, l', _{Li' Lf} :

Spins

et norSnts

orbitaux

des

voies

i et f

d'entrée.

32

-Dý est la force de l'intéraction p-n dans le deutéron, 1 est le moment _angulaire orhital de transfert du neutron capturé par le noyau cible et

+m

ol(e) = N

lalm(e)12

l=-m avec

Dans l'intégrale radiale _fLýLi' Fl(r) est la fonction d'onde du

neutron capturé, xýf) _est la _{fonction d'onde partielle distordue d'ordre Lf} f

(i)

dans la voie de sortie et _XL. la quantité correspondante dans la voie

- ₃₃

-cace ,

Vc(r) - \ '(r-) - _iWg(r).

V

c(r) est le potentiel coulombien

Vc(r) = _Z:Z/r

V (r)_c

2.2.2

-Calcul_dý la_sýc!i2n_effiýce

_---

différentielle de Hauser Feshbach

-r 1/3

)-1

(

1/3 )-1

fer' = _t1 + _{exp «r-ryA )/ý) et g(r)} = 1 + _{exp«r-rwA )av)}

Ainsi, les _ýc ne dépendent pas de J, ont souvent un ccmportement oscillatoire pour les faibles valeurs de L_c puis décroissent rapidement, ce qui limite

supérieurement les valeurs de moment angulaire orbital dans une voie

consi-dérée. Chaque coefficient TLe dépend de R (sauf ceux calculés pour les voies

c c

neutron' et des paramètres des potentiels de Woods-Saxon ; la dépendance en

Rý est très faible et s'il n'est pas possible de déterminer le comportement de

Tc!..oc en fonction des V, W, a_v , a_w, r_v et r_w on peut cependant estirSr qu'en

frenant un potentiel - ayant des valeurs réalistes de paramètres

-au lieu d'un -autre on fait une erreur de l'ordre de 5 , sur la section

effi-fer) et g(r) ont la forme de WOodS _ýon

a) Coefficients de pénétrabilité

-Dans l'expression (1) de _(ý)HF la _{quantités dynamiques sont ki} et les _{coefficients de transmission ýc} qui ont été calculés en utilisant un

- ₃₄

-Partant de la voie (180+d) _{on peut atteindre les voies (180+d),} (190+p) et (lý+a) dans les _{différents états de noyaux résiduels}

énergétique-ment pennis.

POUI' faire le calcul des ýc on a utilisé les potentiels _Dl' P3, N

18 c ₁

et A coýspondant aux voies ( O+d), (190+p), (19F+n) et ( ý+a)

respecti-VeISJ1t.

Le potentiel _Dl a été déduit de l'analyse de la diffusion élastique

(180+d) , E 12 MeV(17) t l .

l N / / d/d' d l ý f (18) a

d = e e potentle a ete e Ult e a meme açon "

En l'al::>sence de données SUI' la diffusion (16N+a) on a utilisé un potentiel déduit de l'analyse de la diffusion élastique f2C+ý(16). Pour le potentiel

P

3 les valeurs des paramètres ý, ý, r v et rw sont les mêmes que celles du

potentiel _{Dl et les} valeurs de V et Wont été déduites de la formule suggérée

(19) p P par Perey Vp = 53,3 - 0,55 E +

_:ý13

+ 27 NýZ + 28 e2 W = _{3 5} A1/3 + 48 W-Z + ₂₅ e2 p' A Ù '/f' d 180, t d l' ý d 0 2

o e est le parametre de de ormatl0n u coeur qUl es e OLýý e ,

mais qu'on peut bien annuler, la recherche d'un rnaxinum de précision dans

un calcul _par la théorie de Hauser-Feshbach étant illusoire comme on le

verra plus bas.

Les paramètres des potentiels Dl' P3' N et A sont réunis dans

35

TABLFAU l

-Potentiels utilisés dans le _{calcul de (ý)HF}

Potentiel Voie V (MeV) W(MeV) a a r r Réf. v(fm) w(fm) v(fm) w(fm) Dl 180+d 100,8 3,78 0,70 0,790 1,0 2,418 (17) -, P3 190+p réf (19) réf (19) 0,70 0,790 1,0 2,418 (19) N 19F+n 49 5 0,65 0,65 1,25 1,25 (18) A 16N+a 160 30 0,66 0,66 1,22 1,22 (16)

b) Niveaux résiduels de caractéristiques ilf non définies

-Une difficulté importante d'application de la théorie de

ýuser-Feshbach est que l'on suppose connues toutes les caractéristiques de spin et de parité des niveaux que l'on peut énergétiqueme.nt atteindre, sinon on ne peut

calculer les coefficients Z qui contiennent leurs spins en argurSnts et on ne peut plus tenir compte de tous les coefficients de transmission dans la quantité

TLc

c "

cl

- ₃₆

-L

on constate que le _{fait de négliger certains coefficients T} c _{revient à augmenter} c

la section efficace totale de noyau composé et _{la section efficace moyenne par}

conséquent.

La _{figure 15 représente les niveaux qui peuvent être excités à}

partir d l . 180+d in' l /.. (/ .

, _i .

e a voýe a sý que eurs caracterlstlques energle d exc tatlon,

spin et parité) ; on a également représenté les différentes voies de réaction

par lesquelles peut se dèsexciter le noyau composé 20r. Les coefficients de transmission de la voie 19r+n sont les plus élevés et contribuent de manière prépondérante à _{la quantité}

C

T

Le,

_Entre 0 _{et 6,5 MeV} il n 'y a que trois

cI c

ni veaux de 19r de caracterlstlques/.. J'If camp etementl' ýconnues. (18) et la contrl-.

but ion des niveaux de 19r entre 6,5 et 8,5 MeV d'excitation (qui seraient au

nombre de quatre) est négligeable.

Pour la voie 16N+a on ne connait pas les caractéristiques de six

niveaux ayant entre 3 et 5 MeV d'excitation dans 1ý.

On _{peut négliger aussi} les niveaux de 190 en-dessus de 1,470 MeV d'excitation car les pics protons qui leur correspondent ne sont pas visibles dans nos spectres.

Enfin le seul niveau excité de 180 que l'on peut atteindre est

le niveau 2+ ý 1,982 MeV d'excitation.

On _{peut estimer que} les niveaux qui ont été négligés sont eý petit

ib

. ,(do)

nombre _{par rapport} à ceux pris en compte et que leur contr ution a _Ow HF

2+

MeV

1,982 7 -7 11/2+ 3/2-9/2+7/2+ 512-6

5/2*-

-6 0 ₀₊ 5,740 MeV:180 + d 1,470 _1/2+ 3/2+5/2+ =-712+::::'

7/2-m

5

512 _5/2- -5 13/2+_::: 3/2(-) (7/2+) 0,097 ₃₁₂₊ 712-9/2-:_ 4 0 5/2+ -4 4MeV : HIO+p 3/2(+) '... 3 9/2+ ---3 2 -2 1-=- 3-0- 3/2+ 2- <, 3/2-1,5 MeV: 16N + 0<. 512'/

,

-1 Fi ₉ .16- Caractéristlques_des

niveaux

pouvant

être

atteints

par

désin--tégratlon

du noyau

composé

512ý

2°F _{à Ed = 3 MeV}

112-a

1/2ý -0

- ₃₈

-c' Facteur de réduction R

-Les sections efficaces différentielles de Bauser-Ferrt-ach _doivent être multipliées _par un facteur de réduction R _{afin de tenir compte des} compo-santes d'intéraction directe des sections efficaces non élastiques qui

atté-nuent le flux de la \oieélastique _{avant la formation du noyau composé.}

Le calcul de ce facteur R est difficile car c'est justement la

com-posante d'intéraction directe que l'on veut extraire ; on détermine alors R en

considérant des réactions qui semblent procéder uniquement _par processus de noyau composé, R _{prenant alors} un caractère de facteur de normalisation.

Gomes y Porto(20) en étudiant la réaction 14N(d,P3)lSN à différentes énergies a déternùné une moyenne pour R égale à 0,4, valeur analogue à celle trouvée

dans l'analyse des réactions 14N(d,a), 20Ne et 22Ne(d,a)(16). C'est la valeur

que nous avons adoptée dans des calculs.

d) Conclusion

-A cause de l'_incertitude sur Ie facteur de réduction R - que l'on

peut tout aussi bien prendre égal à 0,4 qu'à 0,5 - on peut estimer que l'erreur

dans la détermination de _(ý)HF est de l'ordre de 20 \. Dans la réaction 180(d,p)190 on trouve les sections efficaces différentielles moyennes «da) > _{suivantes :}

de HF

Pour le _p «ý) > = _{0,4 mb/sr,}

o dw HF

Pour le _{Pl «dw)HF>}do ý 0,6 mb /sr,

Pour le _{P2(Ex=1,470 MeV)} : «ýý)HF> = 0,2 mb/sr,

alors _{que les valeurs maximales de sections} eff' aces différentielles

expérimen-tales _{sont respectivement de 11,2,} 1,6 et 90 rnb/ sr. On _peut en conclure que l'

estimation de la part d'intéraction directe dans la section efficace des grou-pes _{Po et P2} sera correcte alors qu'elle ne prendra qu'une valeur indicative pour le _{groupe Pl'}

- ₃₉

-da 2.2.3 - _{Calcul de (dw)DWBA}

Dans la fo:nm.ù.e donnant _(ý)DWBA' Do2 a été pris égal à 1,65.104 MeV2.tm3 ; le facteur 1,65 est un terme correctif qui tient compte de la

portée finie de l' intéraction (p-n) , pour le deutéron, dans un calcul fait

avec approximation de portée nulle.

Par ailleurs, très fréquemSnt, une seule valeur du n:orrent

angu-laire orbital du neutron transféré l , contribue à la section efficace. Dans

la réaction 180(d,p)190 le _{spin du nýyau cible est JA} = _{0, alors} (_)JB =

(-)ý

et Iln-l/21 < _JB <

ln + 1/2, JB étant le spin du noyau résiduel; les carac-téristiques JW du noyau résiduel sont alors les suivantes : pour ln = 0,

lf + lf - - W ₊

J = _{1/2 , pour l} = _{1, J} = _(1/2

, 3/2 ) et pour l = 2, J = (3/2+, 5/2 )

n n

ces caractéristiques sont donc uniques pour une valeur de ln fixée et une

seule valeur peut intervenir dans la description, par la théorie DWBA, d'une

distribution angulaire de la réaction 180(d,p) _{correspondant} à un noyau

rési-duel déterminé. Il suffit donc de calculer _{al (e)} pour extraire la quantité

(2JB+l)S _par comparaison à la section efficace différentielle expérimentale d'où a été préalablement soustraite la contribution de noyau composé.

Pour calculer les intégrales radiales

ftýi il faut connaître

(f) (i)

XLf, XLi et Fl(r). Fl(r) est soit la fonction d'onde radiale de l'oscilla-teur harmonique isotrope à 3 dimensions raccordée pour r = _ý à une

exponen-tielle décroissante, soit la fonction d'onde générée par un potentiel réel

de _{Woods-Saxon dont} il faut fixer le rayon et la longueur de diffusion puis déterminer la profondeur de façon à retrouver l'énergie de liaison expéri-mentale du niveau considéré.

- ₄₀

-la

dêterminat

e _{at10n de XL}i (f) _et (i)

XL. nécessite la connaissance de

poten-tiels optiques de diffusion élastiýue dans1les voies d'entrée _{et de sortie:} c'est ce qui demande le _{plus de tatonnements dans l'ajustement des}

distribu-tions angulaires expérimentales par la rSthodes DWBA.

a) _{Potentiels optiques utilisés à Ed} = _{3 MeV}

-Il faut en principe connaître les potentiels optiques déduits de l'analyse des diffusions élastiques expérimentales dans la voie d'entrée et

dans la voie de sortie.

A basse énergie et pour la diffusion élastique, les effets cou-lombiens masquent souvent les effets nucléaires et on utilise alors des potentiels définis à plus haute énergie.

la voie de sortie étant instable, il n'est pas possible de

déduire les paramètres du modèle optique correspondant à cette voie à _partir

de l'analyse des données de la diffusion élastique. Bien qu'il n'y ait _pas de justification théorique à ce que les potentiels correspondant à différents niveaux du noyau résiduel soient les mêISs, on a tendance à considérer un

potentiel comme bon, s'il permet l'ajustement de plusieurs distributions an-gulaires et s'il donne des facteurs spectroscopiques grands pour les groupes fortement excités en stripping (10 mb/sr et plus pour le pic de stripping).

Par ailleurs, certains potentiels déduits de l'analyse de la diffu-sion élastique ne sont pas connusavec toute l'exactitude souhaitable (c'est Je

cas , par exemple, du potentiel Dl résultat d'une cSmm'icat ion privée) ;

ainsi on en vient à utiliser des potentiels optiques qui ont donné de bons

- ₄₁

-Les potentiels optiques dont les _{paramètres sont donnés dans le}

tableau II _{suivant, ont été essayés dans l'ajustement des distributions}

an-gulaires des groupes Po et P2 ainsi que dans _{celle du groupe}

Pl ; cependant,

pour ce dernier groupe on a déjà vu que la _{contribution du processus de}

noyau composé est forte et la théorie étant en _{désaccord avec l'expérience}

nous préférons ne pas établir de discussion dans ce cas.

- _{TABLFAU II}

-Poten- _{V(MeV) W(MeV)} a a r r Références

tiel v(fm) w(fm) v(fm) w(fm) Dl 100,8 3,78 0,70 0,790 1,0 2,418 (17) D2 123 15,23 0,7 0,57 1,762 1,736 (21) D3 76 la 0,7 0,7 1,25 1,25 (22) D4 117,5 21,6 0,708 0,662 1,3 1,3 (23) Pl 55,59 13,2 0,5 0,5 1,25 1,25 (19) , I (22)-(25) P2 64 5 0,5 0,5 1,25 1,25 P3 Réf(19) Réf(19) 0,70 0,790 1,0 2,418 (17 )-(19) ý- _{24 49 5 0,65 0,65} 1,25 1,25 (27) P5 Réf(19) RéfO 9) 0,65 0,47 1,25 1,25 (19)-(23) (DWS,

- ₄₂

-On a vu dans la section (2.2.2) _{comment ont été obtenus les}

poten-tiels Dl et P3"

Le _{potentiel D2} a _{été déduit de l'analyse de la diffusion élastique}

14N(d.d) entre 1 et 3,2 MeV; combiné aux potentiels _{Pl et P2 il} a permis de bien ajuster les distributions de la réaction 14N(d,p)(21).

Le _{potentiel D3 provient de l'analyse de la diffusion élastique}

160(d d), (?2) et a Serv1...'a aJuster l es d1stribut1ons angulaires de' , . la réaction 180(d ,n):' 9f"

Le _po t ent i1el D (23) t' "d' 1".... ---Àif' , 4 1re son or1g1ne une egere IJUU 1cat1on

d'un potentiel déterminé par Lutz(24) par analyse de la diffusion élastique

22Ne+d à _12,1 MeV.

Le "

l Pd' Id" P (19)

potent re

1 est une moyenne e potent ie s onnes par erey "

Le

potent

re' l P "" i.Li.sê Gallmann(22) Srnith(25) d

S

a ete ut i rse _par et , ans

l'analyse de la réaction 1 O(d,p) ; ce potentiel est très proche de celui

déduit, par AJty(26), de l'analyse de la diffusion élastique 170(p,p) et a

permis de bons ajustements - en liaison avec le potentiel D2 - des distribu-tions _angul.aa1reSi de la react10n'" 14N(d),p (21) "

Le potentiel P , qui n'est autre que le potentiel N utilisé dans

, 4 (27)

la _{partie (2.2,2), resulte d'un calcul de Hodgson} ,

Le potentiel P a été déduit, en partie, de la fonm.ùe de Perey

. 5" . 21 22 (23) ,

et a _{perm1s l'analyse des react10ns} Ne(d,p) et Ne(d,p) ,Sa part1e

- ₄₃

-b) Résultats obtenus avec les _{potentiels du Tableau} II _pour les

groupes Po et P2

-Les distributions _{angulaires expérimentales des groupes poet}

P2

ont l'allure caractéristique de stripping avec 1_n = 2 et 1_n = 0

respective-rent, en accord avec les résultats déj à connus.

Sur un calculateur de la série IBM-360, un calcul DWBA demande

5 Dm pour ln = 0 et environ 10 JIU1 pour _ln = 2. On ne peut se penSttre de

faire a priori l'essai de toutes les combinaisons (D,P) de potentiels du tableau II, d'autant plus que les calculs que nous avons eu à faire à 12 et 15 MeV pour les groupes à Q très négatifs demandent parfois deux fois

plus de temps. Les séries de potentiels (D, _Plý3) ont été les plus

systé-nat iquerSrrt étudiés, le potentiel Dl étant le seul déduit ddrecterrerrt de

l'analyse de la diffusion 180(d,d)(17) En _{plus de ces essais, nous nous}

sommes contentés d'essayer certaines combinaisons (D,P) qui ajustent avec succès les courbes expérimentales.

Le tableau III, suivant , réunit les différents essais (illust:rÉi3

par les figures 17 et 18) qui ont été faits sur les distributions angulaires

- ₄₄ -- TABLEAU III -Groupe In J1f Potentiels Dl,Pl DpP2 I _Dl,P3 I Dl,P4 Po 2 5/2+ S 0,2 0,135 0,62 0,23 P2 0 1/2+ S 0,61 0,52 0,72 C,61 j Groupe l J1f _{Potentiels D2,P1 D2,P4 D3,P4 D4,P5} n ý Po 2 5/2+ S 0,52 0,61 0,142 0,18 -, P2 0 1/2+ S 1,25 1,3 0,44 0,5

La _figure 17, distribution angulaire du groupe Po' perrret de

dis-tinguer deux ensembles de couples de potentiels. L'ensemble (l)

1,P3)' <D2,Pl)

et <D2,P4) situe ses résultats _<*')DWBA a gauche des résultats expérirSntaux

dans la zone d'angles de valeurs supérieures à celle du pic de stripping

c'est _{l'inverse qui se produit pour l'ensemble restant de canbinaisons de}

potentiels.

Le couple <Dl,P3) ajuste le mieux les angles à l'arrière de la distribution angulaire expérimentale.

- ₄₅

-La figure _18,

distribution

_angulaire

du groupe P2' montre un

assez

bon

accord,

des

courbes

DWBA

tracées,

avec l'expérience

;

cependant,

les

angles

de mesure de la

section

efficace

étant

supérieures

à

16°(c.m.),

il y a une

amhigu!té

dans la

comparaison

des

_pentes

des

courbes

théoriques

avec

la pente

noyenne

de la

courbe expérimentale,

ce qui

entraîne

une

_petite

_incertitude

sur S.

On

constate

que les

couples

de

_potentiels

_utilisés

se

répartissent

de la même

façon

que dans _{le cas du Po} : les mêmes

combinaisons (D1,P3)'

(D2,Pl'

et

_{(D2,P4) donnent}

les

facteurs

_{spectroscopiques}

les

plus grands;

ceci

peut être

considéré

comme un argument à leur

utilisation

dans

l'analyse

des

distributions

angulaires

à 12 et 15 MeV car la

distribution

angulaire

du groupe _P2' à 3 MeV, est un bon

exemple

de

stripping

du

deutéron

à

basse

énergie.

18

c)

Analyse

de la

distribution

angulaire

de la

réaction

O(d,Pl)-Le

niveau

à

0,097

MeV de 190 est

faiblement

excité

en

stripping.

Cependant,

la

distribution

angulaire _{du groupe Pl}

correspondant,

figure 19, suggère une

faible

participation

du

processus

de

stripping

avec In=2,

en

accord

avec

les

caractéristiques

3/2+, déjà connues,

de

l'état

final.

Dans la figure 19, la courbe en

trait

pointillé

représente

'(ý)HF

calculée

dans les

conditions

décrites

plus

haut,

la courbe en trait

interranpu

représente

(do)

_WBA

calculée

à

l'aide

du

couple

(D1,P3)

de

poten-dw D _{do do}

,

tiels

et la

courbe

en

trait

plein

la

quantité

(aw)HF + (cr;)DWBA' L

accord

entre

théorie

et

expérience

ne peut être que

qualitatif,

en

raison

en

par-ticulier

de

l'indétermination

de R. Le

calcul

a

donné

un

facteur

o ₆₀ 120

Fig .17

1·0(d,

_{Po) ,Ed. 3 MeV, Rn.}

_{ý,5 lm}

_.Essai

de Potentiels Optiques

-

.. III .... .Q E

-3 ." .... ý ." 10 6 ... , 2 1 ! I I i i I i i D," . _D,', __ D, _"D,.

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80 20 ... ... -..-_ .. r J o 60 120 Fig .18 180

l,a

1.6

1,4

0,2

a

30

60

90

12

Fi .19 180 _{(d'Pl)' E.} :0,097 MeV, E.. : 3MeV