~l.
Phys.
73 (1965)
l) 194. by A. H. Wapstra, Holland Publishing
';onversion Tables, Coefficients, AEC
ALT-63-60,
Pasa
.dents (North-Hol n, 1958). x-Rays (Acad. Sc~. 1), reproduced in 'oscopy, edited by Company, Amster
lyS. 73 (1965) 25. ordon, Phys. Rev. lters, Nucl. s.Rev. 111 (1958) ~ 5.
om and F. Brown,
evare, Phys.Rev.
er,
H.
and
znd Nuclear Radia
hirley (l'
S U :\1 :\1 A R Y
This thesis deals with spectroscopic properties of low levels of nuclei that are used in :\lOssbauer investiga tions. As discussed in chapter 1, accurate knowledge of the properties of these states, the ground states, and the transi tions between them is necessary for the quantitative inter pretation of :\lOssbauer spectra. Relations are given between the parameters of a :\Iossbauer spectrum and nuclear spec troscopic parameters, some of which have bD,"n studied in this investigation. The coincidence method for measuring lifetimes (one of the nuclear parameters) is treated in chapter 2. For the sake of completeness other methods for measuring lifetimes are also briefly mentioned. Gamma lines that show the Mossbauer effect are emitted by deexcitation of low lying levels with half-lives between about 0.1 and 100 ns; this is in the time range where the coincidence method yiecds the most accurate results. In chapter 3 the instruments that have been used in the experiments are described. :\lost attention is paid to the calibration circuit that has been us ed in the lifetime meas urements. This encompasses a pulse pair that simulates multiplier and a receiver 10 to 500 MHz. With the aid of this calibration circuit our lifetime measuring equipment can be accurately calibrated for the measurement of half-lives between 1 and 100 nano seconds. An automatic arrangement for gamma -gamma angular correlation measurements is also described in this chapter. In chapters 4 to 7 measurements on low levels in the nuclei 57 Fe , 119Sn, 1291 and s are reported. The results of our lifetime measurements are summarized in table 1. . 133 C s · Angu1ar corre 1atlons 0 f gamma-gamma casca d es In 129 and 1 have been measured. The anisotropy of the 356 keV -81 keV gamma-gamma cascade in 133Cs has often been measured and could therefore be used to check the per formance of our correlation apparatus. If we fit the measured angular correlation for 133Cs the expression
97
k
tl 1a}..
L A P (cos 9)
IV(H)
k=o k evell
nomials,
in which Pk are Legendre poly-
we find for the normalized expansion coefficients
A
0.0352 ± 0.0022
A44
0.0045 ± 0.0029.
From these data we derive a value 0 = -0.150 ± 0.003 for the £2 i:\Il ratio of the 81 keY transition. Our results are in agreement with those of other authors. For the correlation of the 455 keV-27.7 keY ga mma-gamrna cascade in 1,,91 we find a s mall anisotropy with
A A44
-0.0148 ± 0.0029
=
-0.0068 ± 0.0043.
F 1'0 n~ thes e results we derived the values of the E2/M1 mixing ratio of the 455 keY transition summarized in table 7.3 of 7. Table 1 Smver l'.:Jcleus
l)f
half-life measmements.
Ene:i:iY cf level (keY)
I
F~'
14.4
lUll. Ii HI. 1 ±
11
~3.q
18. 7
± o.0ca
~7.
ld.
±
81
b.
98
. 4 b ,.
t~
, ~5
8.
u.~a
3 ± u.uS
Evaluated by the "slope" method. by the c011\'ol U10ll method for the prompt spectrum. Evaluated by the convolu!Jo11 method asslilTHng prom pt spec trum.
a sq 113fec cosme f nnc [too Gaulllan functlon for the
·re Legendre poly)anSlOn co e ff icients
In the la st ch a pter we of the en e rgy E y = 27.72 transition in 1291 and a sion coefficient Q = 4.8 experiment.
report a n a ccurate determination ± 0.06 k e V of the lowest ga mm a me as ure ment of its total conver ± 0.4 by me a ns of a Mossb a uer
-0.150 ± 0.003 for sition. Our r e sults thors. 455 keV-27.7 keV )all anisotropy with
lues of th e E2 / Ml mmari z ed in table
. fe
± O. 7 b ; 99.8 ±
± O. 7
o. Sc ;
c
I
l uared cosi ne f unc tion Issi an [unc ti on [or th e
99
SAMENVATTING
In dit proefschrift worden s opische chappen beschreven van laag-energetische niveaus van kerneo 6':1.", het .\IOSSbauer effect vertonen. Om IVlossbauer spectra te interpreteren is het van belang de eigenschappen van deze niveaus, die van de grondtoestanden en die van de overgang er tussen nauwkeurig te kennen. Dit wordt beschreven in hoofdstuk 1. Het verband tussen de parameters van een .\IOssbauer spectrum en kernspectroscopische parameters, waarvan somn~ige in dit onderzoek zijn bestudeerd, wordt behandeld. De vertraagde coincidentiemethode voor het meten van levensduren (een van de kernspectroscopische parameters) wordt in hoofdstuk 2 behandeld. Voor de volledigheid zijn ook andere methoden om de levensduur te bepalen in het kort genoeclld. Gammalijnen die een voldoend groot Mossbauer effect vertonen worden mitteerd door deexcitatie van che kernniveaus met levensduren van ongeveer O. 1 tot 100 ns, dus in het gebied waar de vertraagde coin cidentie methode de meest nauwkeurige resultaten oplevert. In hoofdstuk :3 worden de instrumenten beschreven die bij de experimenten gebruikt De meeste aandacht wordt besteed aan het ijkcircuit van de levensduur opstelling. Deze bevat een puls-paar generator die multiplier puIs en nabootst en een ontvanger die af te stemmen is op frekwenties tussen 10en500 :\IHz. :\Iet behuip van dit ijkcircuit kan onze levens duuropstelling geijkt worden voor het met en van haiverings tijden tussen O. 1 en 100 nanoseconden. Een automatisch werkend apparaat voor het meten van gamma-gamma hoek correlaties wordt ook beschreven in dit hoofdstuk. In de hoofdstukken 4 t/ m 7 wordt verslag gedaan van de metingen aan -energetische niveaus in de kernen 57Fe, 1::91 en s. De resultaten van onze Ievensduur metingen worden gegeven in de tabel op bIz. 98. Er hoekcorrelaties van twee gamma-gamma cascades in 133Cs en 129 1 gemeten. De anisotropie van de 356 keV 81 keV gamma-gamma cascade in 13~iCS is vaker gemeten
100
en was daarom geschikt om de experimentele opstelling te testen. Indien de gemeten hoekcorrelatie aangepast wordt aan de uitdrukking W(e)
sche eigenschappen .us van kernen die Issbauer spectra te lschappen van deze ie van de overgang ordt beschreven in lrameters van een )is c he parameters, bestudeerd, wordt
lor het meten van che parameters) Ie volledigheid zijn bepalen in het kort d groot Mossbauer ~excitatie van laag l van ongeveer O. 1 e vertraagde coin esultaten oplevert. beschreven die bij ste aandacht wordt 11' opstelling. Deze .er puisen nabootst frekwenties tussen it kan onze Ievens en van halveringsEen automatisch nma -gamma hoek hoofdstuk. :lag gedaan van de n de kernen 57
=L
A kk Pi.<. (cos e), waarin Pi.<. Legendre
k=o
k even
polynomen voorstellen, vinden we voor de genormaliseerde ontw ikke lings coefficienten 0.0352 ± 0.0022
A22
0.0045 ± 0.0029. Hieruit voIgt een waarde {; = -0.150 ± 0.003 voor de E2/ lVIl mengverhouding van de 81 keY overgang. Onze resultaten in overeenstemming met de resultaten van andere onder zoekers. De weinige bekende metingen van de hoekcorrelatie van de 455 keV-27. 7 keY gamma-gamma cascade in zijn niet met elkaar in overeenstemming. Onze metingen tonen een kleine anis otropie: -0.0148 ± 0.0029
A22
A44
=
-0.0068 ± 0.0043.
Hieruit konden mogelijke waarden van de E2/lVIl mengver houding van de 455 keY overgang bepaald worden. Deze zijn samengevat in tabel 7.3 van hoofdstuk 7. In het laatste hoofdstuk worden een nauwkeurige bepaling van de energie Ey = 27.72 ± 0.06 keY van de laagste over gang in de kern 1291 en een meting van de totale conversie coefficient van deze overgang Q = 4.8 ± 0.4 uit een M5ss bauer proef beschreven.
gen worden gegeven I-gamma cascades ~ van de 356 keV is vaker gemeten
101
