Note publique d'information : Ce travail s'inscrit dans le cadre d'études de structures nucléaires réalisées en
utilisant des réactions de fission induites par neutrons froids. Il décrit successivement
les résultats d'une étude sur des noyaux ayant un nombre de neutrons N=50-60, sur
le développement d'un marqueur d'événements de fission et enfin sur la production
de l'isomère Pt-195m. Chacun des différents sous-thèmes trouve son origine dans la
campagne EXILL qui s'est déroulée en 2012-2013 et durant laquelle un spectromètre
de grande efficacité pour la détection des rayonnements γ (EXOGAM) a été utilisé auprès
du réacteur à haut flux de neutrons de l'Institut Laue-Langevin (ILL). Dans la première
partie de cette thèse, les noyaux d'intérêt ont été produits par fission induites
par des neutrons sur les cibles fissiles U-235 et Pu-241. Des méthodes de spectroscopie
γ ont été appliquées pour l'identification des fragments de fission, l'attribution
des transitions γ à un noyau et l'analyse des durées de vie moyenne des états excités.
L'analyse des durées de vie moyenne des états excités dans la plage de quelques picosecondes
à quelques nanosecondes a été réalisée en utilisant deux méthodes complémentaires.
Dans les deux cas, il s'agit de réaliser un spectre en temps construit à partir de
la coincidence entre une transition qui alimente le niveau mesuré et une transition
qui le désexcite. Les durées de vie moyenne pour les noyaux Kr-92, Kr-93 et Zr-101
sont présentées. Dans la seconde partie, les premiers résultats du développement d'un
nouveau détecteur pour la discrimination des fragments de fission sont présentés.
Ce marqueur d'événements de fission est destiné à être utilisé sur le spectromètre
FIssion Prompt Product γ-ray Spectrometer (FIPPS) de l'ILL. Dans le cadre de cette
étude, deux conceptions de détecteurs différentes, basées sur un scintillateur en
plastique solide et un scintillateur liquide organique, ont été testées. Dans la troisième
partie, la possibilité de la population spécifique de l'isomère de spin dans Pt-195
est examinée au regard particulièrement de son utilisation en tant que radio-isotope
en médecine nucléaire. Une telle activation spécifique pourrait être réalisée grâce
à l'existence d'états excités dont la structure permettrait une population ciblée
dans le cas de l'utilisation de réactions de photo-excitation. La recherche de tels
états a été initiée lors d'une expérience de capture de neutrons à EXILL dans laquelle
des états potentiels ont été identifiés. L'activation de l'isomère par ces états a
ensuite été testée avec des réactions photonucléaires à l'aide du faisceau haute intensité
disponible auprès de l'installation γ HIGS de TUNL (Triangle Universities Nuclear
Laboratory, Duke, USA).
Note publique d'information : Within the scope of atomic nuclear structure studies with neutron-induced reactions,
this work presents the results of a fission fragment study in the N=50-60 region,
the development of a fission event tagger, and the production of the isomer Pt-195m.
Each of the different sub-topics has its origin in the 2012/13 EXILL campaign, where
nuclear structure studies were carried out with neutron-induced reactions, and explored
with a γ-efficient detector array. In the first part of this thesis, the neutron-rich
region around neutron number N=50-60 was investigated with neutron-induced fission
reactions on the fissile targets U-235 and Pu-241. Gamma spectroscopy methods were
applied for the identification of the respective fission fragments, the assignment
of γ transitions, and the analysis of lifetimes of excited states. The slope fit method
as well as the recently developed generalized centroid difference method were used
for the analysis of lifetimes in the low picoseconds to sub-nanoseconds range. Lifetimes
for the nuclei Kr-92, Kr-93 and Zr-101 are presented. In the second part, first results
of the development of a new detector for the discrimination of fission fragments are
presented. This fission event tagger is intended to be used at the FIssion Product
Prompt γ-ray Spectrometer (FIPPS) at the Institut Laue-Langevin. Within the scope
of this study, two different detector designs, based on a solid plastic scintillator
and an organic liquid scintillator, respectively, were tested. In the third part the
possibility of the specific population of the spin-isomer in Pt-195 is discussed with
special regard to its use as radioisotope in nuclear medicine. Such a specific activation
could be realized via certain “doorway states” in photo-excitation reactions. The
search for these doorway states was initiated within a neutron capture experiment
at EXILL where potential states were found. The activation of the isomer via these
states was tested afterwards with photonuclear reactions using the high intense γ-beam
HIGS of the TUNL facility.
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