Contribution à l’étude de la désintégration de 123 53I H. Sergolle, G. Albouy, J. Bouloumié, J.M. Lagrange, L. Marcus, M. Pautrat

HAL Id: jpa-00206529

https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00206529

Submitted on 1 Jan 1967

HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

Contribution à l’étude de la désintégration de 123 53I

H. Sergolle, G. Albouy, J. Bouloumié, J.M. Lagrange, L. Marcus, M. Pautrat

To cite this version:

H. Sergolle, G. Albouy, J. Bouloumié, J.M. Lagrange, L. Marcus, et al.. Contribution à l’étude de la désintégration de 123 53I. Journal de Physique, 1967, 28 (5-6), pp.383-387.

�10.1051/jphys:01967002805-6038300�. �jpa-00206529�

CONTRIBUTION A

L’ÉTUDE

DE LA

DÉSINTÉGRATION

DE

12353I

Par H.

SERGOLLE,

^G.

ALBOUY, J. BOULOUMIÉ, J.

^M.

LAGRANGE,

^L.

MARCUS,

^M.

PAUTRAT,

Institut de Physique Nucléaire, Laboratoire Joliot-Curie, Orsay.

Résumé. 2014 L’étude des _03B3 associés à la désexcitation de 123I à l’aide d’une

jonction

^{au Ge}

(résolution

4,5

keV)

^{nous a}

permis

^de

préciser

^les

énergies

^des rayonnements

déjà

^{connus et}

de mettre en évidence de nouvelles transitions aux

énergies

^de 183, 192, 248, 538, 574, 624, 736 et 784 keV. Ces résultats, ainsi que des

spectres

^de coïncidence _03B3-03B3 obtenus avec un circuit

semi-rapide (203C4

^{= 35}

ns)

associé à deux détecteurs NaI, ^nous conduisent à proposer ^un schéma de niveaux de 123Te

comportant

^{3 nouveaux états aux}

énergies

^{de 697, 784 et 895 keV.}

Abstract. ²⁰¹⁴ _03B3 rays from the des-excitation of ^123I have been studied with a Ge detector

(resolution

^4.5

keV).

^New transitions, ^with low

intensity

^or unresolved so far, have been

pointed

^{out, at the}

énergies

^of 183,192, 248, 538, 574, 624, ^{736 and 784 keV. These} results, ^as well as 03B3-03B3 coïncidence

spectra

suggest ^a level scheme of 123Te with three new levels at the

energies

^of 697, ^{784 and} 895 keV.

1. Introduction. ^- On

peut

attendre des

isotopes

du tellure

(Z

⁼⁼

52),

^{situ6s au}

voisinage

^{de la couche}

magique

^en

protons

^{Z =}

50, qu’ils

^se comportent

comme des _noyaux

sph6riques.

^{Pour les}

isotopes pairs- pairs [1],

^{la variation en} fonction du nombre de masse

de

1’energie

des niveaux collectifs a un ou deux

pho-

nons ainsi _que les

rapports

d’embranchement

justi-

fient cette

propriete.

^Les

caractéristiques

^des noyaux

impairs

^ont ete d’abord

interpretees

^{comme resultant}

du

couplage

des 6tats de

particule

du nucl6on c6liba- taire avec les niveaux collectifs du ^coeur

pair-pair [2].

Ce mod6le permet ^{de rendre} compte ^de

1’energie

^des

premiers

niveaux excites. La

description

^microsco-

pique [3] explique

^une

grande partie

des effets de la structure nucl6aire. Des calculs relatifs ^aux _noyaux

appartenant

^{aux couches}

magiques

^{en protons}

[4]

^et

voisins de celles-ci

[5]

^ont ete effectu6s. Pour les iso-

topes impairs

^du

tellure,

^{ces calculs} prennent ^{en consi-} d6ration les 6tats a une

quasi-particule, couples

^avec

les niveaux a

phonons

^{du coeur}

pair-pair.

^Pour compa-

rer les résultats a

1’experience,

^il

importe

^{de connaitre}

le schema de niveaux de

plusieurs isotopes.

^{La d6sin-}

t6gration

^{de 125Sb nourrit}

plusieurs

niveaux de 125Te

[6].

^Les

premiers

^{niveaux des}

isotopes

^{127 et 123}

ont pu etre établis par radioactivité. Les ^autres

isotopes

sont moins bien connus. Nous avons

repris

^1’etude

des _y associ6s a la

désintégration

^{de 123I avec un} appa-

reillage

ayant ^{un meilleur}

pouvoir

^de

résoIution.

L’isotope 12353I

^{se d6sexcite vers} les niveaux du 123Te

uniquement

par

capture 6lectronique.

Cette d6sint6-

gration peuple

essentiellement

(98 %)

le niveau 4 159 keV

[7].

L’excitation coulombienne

[8],

^{avec des}

protons

^{et des}

particules alpha,

^{des niveaux a 159}

keV,

436 keV et 504

keV,

^{a fourni la}

probabilite

d’excitation

B(E2)

des transitions

correspondantes.

II. Obtention des sources radioactives. ^- 123I est

obtenu ^en bombardant une cible de Te naturel avec

les protons ^du

synchrocyclotron d’Orsay.

^{Il est form6}

essentiellement par les reactions de

spallation L’énergie

^des protons ^choisie

(80 MeV) correspond

a

l’optimum

des sections efficaces

[9].

L’iode form6

est extrait de la cible irradi6e en chauffant celle-ci a 700 °C et directement

[1] envoy6

^{dans la source}

d’ions du

s6parateur d’isotopes.

^La collection de 123I s’effectue au deuxi6me

etage

^du

s6parateur.

^Les

sources obtenues

contiennent,

^{outre 123I de}

p6riode

T ⁼ 13

h,

^{des traces des}

isotopes

voisins de masse 122

et 124. 122I se d6sexcite vers le

122Te, stable,

^{avec une}

p6riode

^de

3,5

^mn

[1] ;

^{il a}

compl6tement

^{d6cru au}

d6but des ^mesures

qui

commencent environ une heure

apres

la fin de l’irradiation. 1241

(de p6riode

⁴

jours)

est

plus genant.

L’existence dans le

spectre

y des transitions de

511,

^{602 et} 724 keV traduit sa

presence.

La

proportion

^d’iode

124,

variable d’une

separation

^à

1’autre,

peut ^{etre estim6e}

grace

^au

rayonnement

d’annihilation de 511 keV. Elle est inferieure a 1

O/oo

dans les sources avec

lesquelles

^{ont ete} realises les spectres ^{de la}

figure

^{1 et ceux des}

figures

^{3 a et 3 b.}

En

quantite plus importante

^{dans les sources utilis6es}

pour 6tablir les

figures

^{3 c}

a f,

^124I

complique quelque

peu

l’interpr6tation

^{de ces} spectres ^de coincidence.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:01967002805-6038300

384

TABLEAU I

III.

Appareillage

^{utilisd. -} Differents spectres ^asso- ci6s a la

désintégration

^{de 123I ont} ete obtenus avec ces sources :

a) Spectre

y a 1’aide d’un cristal Harshaw

NaI (Tl)

de

7,5

^X

7,5

cm,

couple

^{a un}

photomultiplicateur

RCA

Integral-Line.

Ce d6tecteur

pr6sente

^{une resolu-}

tion de

7,2 %

pour la raie de 662 keV du 137CS. Sa stabilite dans le

temps

^{est assur6e} par ^{un correcteur} de derive HVL.

b) Spectre

y ^a 1’aide d’un d6tecteur realise _par l’un de nous et constitue _par

unejonction

^{au Ge}

compens6e

au

Li,

^{associ6e a un}

préamplificateur

^a faible bruit.

La

jonction

^est

fabriquée

^a

partir

de monocristaux de Ge livr6s _par la

Compagnie Sylvania,

^en

employant

le

proc6d6

^de

migration

^{dans du} pentane ^bouillant.

Nous avons successivement utilise deux

jonctions

^de

type planaire,

^{de volume}

respectif 0,8

^cm3

(surface

2

cm2, 6paisseur

^utile

0,4 cm)

^et

1,5

^cm3

(surface

³

cm2, 6paisseur

^utile

0,5 cm), polaris6es

^{a 500 et 600 V. Le}

préamplificateur

^de

charge pr6sente

^{une resolution}

6lectronique

propre a 0

picofarad

^de

1,6

^{keV et une}

pente

^de

0,09

keV par

picofarad.

^Les

jonctions

^sont

enferm6es dans des cryostats ^du

type

^{« canne »}

plon-

geant ^{dans une} bouteille d’azote

liquide

^{Linde LD}

25,

le vide 6tant maintenu a 10-6

mmHg

par ^un

piège

mol6culaire

(charbon actif).

L’ensemble,

^{utilise avec le} correcteur de derive

HVL, pr6sente

^une resolution de

4,5

^{keV sur la raie}

de 1 333 keV du 60CO. L’efficacité

photoélectrique

absolue de la

jonction

^de

1,5 cm3,

pour la

géométrie adoptee, figure

dans la colonne 3 du tableau I.

c) Spectre

d’electrons de conversion a 1’aide d’une

jonction

^{au Si}

compens6e

^{au Li et associ6e a un}

pr6- amplificateur

^a faible bruit.

La resolution est d’environ

6,5

^{keV a une}

temp6ra-

ture de fonctionnement de ^- 40 °C.

d) Spectre

de coincidences _{y-y a} l’ aide d’un circuit

semi-rapide

^{realise au} laboratoire et

pr6sentant

^un

temps de resolution 2r ⁼ 35 ns. Les detecteurs sont

deux cristaux d’iodure de sodium

couples

^{a des}

photo- multiplicateurs

^RCA

Integral-Line,

de taille respec- tive

7,5

^X

7,5

^{cm et}

4,4

^{X 5 cm}

[10].

^Le

signal

de coincidence est obtenu a

partir

^d’une

impulsion

doublement différentiée _par un

dispositif

^du type Emmer

[11].

IV. Rdsultats

expdrimentaux

^et discussion. ^- La

figure

^{1 et} le tableau I r6sument les résultats obtenus

avec les spectres y directs. Deux de ceux-ci ^ont 6t6

enregistr6s

^avec le cristal NaI : l’un

(courbe

¹

a) correspond

^{a une} distance source-cristal de 30 cm ; dans 1’autre cas

(courbe

¹

b),

^{la source se trouve au}

contact du d6tecteur. On constate sur ce dernier

spectre l’apparition

d’une raie ^vers 187 keV

qui correspond

^{a un}

empilement

de y de 159 keV ^et de

photons XK

de 28 keV. Les raies de 318 keV ^et de 700 keV sont renforcées

respectivement

d’un facteur 3

et 10. La raie de 318 keV est la somme de deux _rayon-

nements de 159

keV ;

celle de 700 keV

indique qu’il

y ^a coincidence entre 1’emission de 159 keV ^et l’un des rayonnements ^du

pic

de 530 keV. Les

experiences

de coincidence

justifient

^cette observation.

FIG. 1. ^-

Spectres

y « directs ».

I a : d6tecteur : cristal INa ; distance source-cristal : 30 cm.

I b : d6tecteur : cristal INa ; ^{source au} contact du d6tecteur.

I c : d6tecteur

Ge(Li) ; spectre

^{commence 1 heure}

apres

l’irradiation.

I d : d6tecteur

Ge(Li) ; spectre

commence 70 heures

apres

l’irradiation.

Des spectres y établis avec le d6tecteur au Ge à differents instants avec une meme source

permettent

de mesurer la

p6riode

^de

chaque

transition. Les

figures

^{I c et I d}

repr6sentent

^deux

spectres

^d’une

meme

s6rie,

commencés le

premier

^{1 heure}

apres

^la

fin de

l’irradiation, le

deuxième 70 heures

apres.

^Sur

ce dernier ne

figurent

que les transitions de

511,

⁶⁰²

et 724 keV associ6es a 1241. Ces mesures ont

permis

d’attribuer a la

desintegration

de 123I les transitions _y

figurant

dans la colonne 1 du tableau I. La colonne 4

rappelle

les résultats des travaux ant6rieurs. Les ^tran- sitions nouvelles sont de faible intensite

(ainsi qu’en

^té-

moignent

les valeurs de la colonne

2)

^{ou alors corres-}

pondent

^{a des raies}

qu’un

d6tecteur;h scintillations ne

permettait

pas de

séparer,

^comme les transitions de 529

et 538 keV. Dans un

precedent

^travail

[7],

des transi- tions

d’6nergie

^{320 et 380 keV ont ete}

expliqu6es

par

une d6sexcitation en cascade du niveau de 690 keV

vers un niveau a 320

keV, puis

^{vers le} fondamental.

Nous n’avons observe de transition de 380 keV dans

aucun spectre. Il semble

qu’il

^n’existe pas de niveau a 318 keV : la transition de meme

6nergie

^observ6e

r6sulte tres vraisemblablement de

1’empilement

^{de deux}

rayonnements

de 159 keV.

Les diff6rents spectres ^des y ^en coincidence avec une

transition donnee sont

repr6sent6s figure

^{3. Le ta-}

bleau II resume les résultats obtenus. On d6tecte 5 raies en coincidence avec la transition de 159

keV,

aux

energies

^de

280, 345, 530,

^{625 et} 735 keV. Nous

FIG. 2. ^-

Spectre

d’electrons de conversion.

386

TABLEAU II

Dans la

premiere

^colonne

figurent

les bandes choisies. Les croix d’une meme

ligne indiquent

^{les raies}

en coincidence.

FIG. 3. ^-

Spectres

^de coincidence _y-y.

(a) Spectre

^direct.

(b) Spectre

^en coincidence avec le _y de 159 keV.

(c) Spectre

^en coincidence avec le _y de 440 keV.

(d) Spectre

^en coincidence avec les _y de 480 a 525 keV.

(e) Spectre

^en coincidence avec les y de 490 a 550 keV.

(f) Spectre

^en coincidence avec les _y de 600 a 625 keV.

les avons identifiees

respectivement

^{avec les} y de

282, 346,

^{529 et}

538,

^{624 et 736}

keV ;

^ce

qui permet

^de

placer

6 niveaux aux

energies

^de

440 ± 1, 505 ± 1, 688 ± 1, 697 + 1, 784 ±

^{1 et}

895 ±

² keV. Les trois

premiers

^{6taient connus}

[7],

^{nous en}

pr6cisons

^les

energies.

^Ce spectre ^ne permet 6videmment pas de r6soudre les raies de 529 et 538 keV. La

presence

^des

deux rayonnements ^{dans le}

spectre

^{3 b est}

sugg6r6e

par la

forme,

^la

largeur

^{et la}

position

^du

pic

^corres-

pondant.

^Par

ailleurs,

^la

presence

indiscutable dans le

spectre

^direct

( fig.

¹

c)

des raies de 183 ^et 192 keV

peut s’expliquer

par des transitions entre les niveaux de 688 keV et 697 keV et le niveau de 505 keV. Ces transitions sont

trop

peu intenses et trop

pres

^du

pic

a 159 keV _pour

qu’il

^soit

possible

de les d6tecter

nettement avec ce

dispositif

^a coincidences. 11 en est

de _{meme pour} la raie de 248

keV,

^{de faible}

intensité,

et

qui

^de

plus

nourrit le niveau de 440

keV, lequel

^se

désexcite de

preference,

directement vers le niveau fondamental. La

presence

^du

pic

de 159 keV dans le spectre ^{3 b est due aux} coincidences fortuites d’une

part

^{et d’autre} part ^{au fait}

qu’on

s6lectionne dans la bande des

impulsions appartenant

^{au fond}

Compton

des transitions de

plus

^haute

6nergie

^{de ce}

spectre.

La courbe 3 c montre que le y de 248 keV est en

coincidence avec la transition de 440 keV et confirme 1’existence du niveau de 688 keV. La

presence

^du

pic

de 159 keV dans ce

spectre s’explique

^{comme dans le}

precedent.

^{Les autres}

pics (511,

^{602 et 724}

keV)

resultent de 1’existence d’1241 dans la source. Il en est

de _{meme pour} les courbes 3

d, e et f.

Ces derni6res confirment que le 159 keV ^{est en} coincidence avec le

pic d’6nergie

voisine de 530 keV.

Ces résultats nous conduisent a proposer le schema de niveaux de la

figure

^{4. On} y ^retrouve les niveaux

connus a 159

keV, 440,

^{505 et 688}

keV,

^{dont nous}

pr6cisons

^les

energies.

^{Nous avons} ete amenes _{a sup-} poser 1’existence de niveaux a

697 ± 1, 784 ±

^{1 et}

895 ±

² keV.

Les donn6es ci-dessus ne

permettent

pas d’attribuer

FIG. 4. ^- Schema de niveaux de 123Te.

avec certitude une valeur au

spin

^{et a la}

parite

^des

6tats. Le spectre d’61ectrons de conversion

(fig. 2)

^est

realise ^{avec une} resolution insuffisante _{pour que} nous

puissions

^en d6duire la

multipolarit6

des transitions.

Les valeurs de

log f t port6es

^{sur la}

figure 4,

^calcul6es

en

supposant

que le niveau fondamental de 123Te n’est pas nourri directement a

partir

^{de l’iode et en} prenant pour la

désintégration Q,

⁼

1,2

^MeV

[6], n’apportent

pas de nouvelles

precisions.

Les niveaux a 440 et

505 keV ^{sont tous} deux directement excites par excita- tion coulombienne E2

[8],

^ce

qui

^{conduit a attribuer}

5 3

à leur

spin

^et

parite

^la

valeur 2 + ou 2

^{+. Des}

considerations sur les embranchements des membres du doublet a 688 et 697 keV

sugg6rent

les valeurs

indiqu6es

^entre

parentheses

^{sur la}

figure

4 : le niveau

a 688 keV se d6sexcite vers 4 autres niveaux et doit

3 5

posseder

^un

spin

^{et une}

p arite e g aux a 3 2 + ou 5 2 + ;

avec la resolution de notre

installation,

^{nous n’avons}

pu ^{mettre en} evidence dans le

spectre

^{de la}

figure

^{1 c}

de _y aux

energies

^{de 257 et 697}

keV, qui

correspon- draient a des transitions du niveau a 697 keV vers le niveau a 440 keV et vers le fondamental. Le

spin

^{et la}

parite

^{de 1’6tat de 697 keV}

pourraient

^etre

égaux a 7 2 2+

Nous tenons a remercier M.

Deschamps

pour la realisation des

préamplificateurs,

ainsi que les

6quipes

de conduite du

synchrocyclotron

^{et du}

s6parateur d’isotopes.

Manuscrit reçu ^le 17

janvier

^1967.

BIBLIOGRAPHIE

[1]

^LAGRANGE

(J. M.),

^ALBOUY

(G.),

^MARCUS

(L.),

PAUTRAT

(M.),

^RAHMOUNI

(O.),

^SERGOLLE

(H.),

à

paraître

^au

J. Physique.

[2]

GLENDENNING

(N. K.),

Phys. Rev., 1960, 119, 213.

[3]

^BELYAEV

(S. T.), Kgl.

Danske Videnskab Selskab,

Mat. fys. Medd., 1959, 31, ^11.

[4]

KISSLINGER

(L. S.),

^SORENSEN

(R. A.), Kgl.

^Danske

Videnskab Selskab, ^Mat. fys. Medd., 1960, 32, 9.

[5]

KISSLINGER

(L. S.),

^SORENSEN

(R. A.),

^{Rev. Mod.}

Physics, 1963, 35, 4, ^853.

[6]

^{Nuclear Data} Sheets par ^K.

Way

^{et al.}

(Printing

and

Publishing

Office, National

Academy

^of

Sciences, ^{National Research} Council,

Washing-

ton 25,

D.C.).

[7]

^GUPTA

(R. K.),

^Nucl.

Physics,

1960, 14, ^606.

GUPTA

(R. K.),

^Nucl.

Physics,

1966, 80, 471.

[8]

^FAGG

(L. W.),

^WOLICKI

(E. A.),

^BONDELID

(R. O.) ,

DUNNING

(K. L.)

^{et SNYDER}

(S.),

Phys. ^Rev., 1955, 100, 5, ^1299.

[9]

^POFFE

(N.),

^Thèse Paris, 1964.

[10]

^BOULOUMIÉ

(J.),

D.E.S.,

Orsay,

^1966.

[11]

^EMMER

(T.),

^{« Nuclear} Instruments for Scintillation and Semiconductor

Spectroscopy

^», Transactions IRENS, 1962, 305, 9, ^3.