Nuclear spectra in the rare region. An investigation of the excited states of 166 Er, 170 Yb and 140 La

Petrus Boskma

Research output: ThesisThesis fully internal (DIV)

Abstract

Summary This thesis chiefly reports investigations of the decay of 166Ho* (>30y), 166Tm, 170Lu and 140Ba, while some complimentary information on the decays of 166Tm and 167Tm has been found. Preceding this, chapter 1 gives a survey of spectra of even nuclei in the region 82 < N to Z < 82. A discussion is given of the applicability of the unified nuclear model in understanding the observed trends. A recent development of this model according to which the nuclear shape is described as a triaxial ellipsoid is chiefly due to Davydov and Filippov and is alsocompared with the experimental evidence. A comparison of the results shows that, though in most cases an interpretation of the levels in both models is possible, the asymmetric rotor model has the advantage of a simpler and more elegant way of describing the lower excited states, while in a few cases in the transition region Z ~ 76 the strong coupling approximation of the BM-model fails. So for a number of cases the nucleus appears to have surely no axial symmetry. In chapter 2 a short description is given of the instruments used for these experiments and the ion exchange column separation of the rare earths. Some block diagrams of the electronic circuit are briefly discussed and the automatization of a one channel analyzer is shortly reviewed. Chapter 3 deals with the excited states of 166Er, studied from the decay of 166Ho* (> 30y) as well as 166Tm (7. 7h). A distinct rotation-vibration structure has been found in the spectrum, which can also be interpreted as a rotational band of a deformed asymmetric nucleus with p-vibrations, when the 0+ level at 1458 keY in the 27h decay of 166Ho is interpreted as the first p-vibration. Some levels with high spins (5 and 6) and negative parity cannot be interpreted in terms of a detailed model as yet. They possibly represent particle excitations but it is neither clear which pair of nucleons must be broken up nor in which way this will happen. Chapter 4 reports an investigation on the excited states of 17°yb from the decay of 170Lu(51h). The 84.2 keY level in 170yb is the only excited state which has been found in the 170Tm decay. Higher energy states have now been found in the 170Lu decay, however, and a level scheme can be proposed for the more intense transitions. In chapter 5 a discussion of the decay of 140Ba ( 12.8d) to 140La is given. This investigation stands apart from the other ones in as far as the collective aspects present in the previous cases are not to be found in the level scheme of the odd-odd nucleus 140La. Spins and parities can be ascribed to various levels, but the interpretation of the levels provides serious difficulties. Even the ground state assignment 3- of 140La does not correspond very well to a theoretical prediction. Samenvatting Het experimentele werk voor deze dissertatie heeft hoofdzakelijk bestaan uit een onderzoek van het radioactief verva1 van de atoomkernen 166Ho* (> 30j), 166Tm, 170Lu en 140Ba, terwijl enige aanvu11ende informatie over het verva1 van 165Tm en 167Tm is gevonden. Voor een interpretatie van het karakter van de aangeslagen toestanden van deze kernen zijn verschillende kernmode1len beschikbaar. In Hoofdstuk I wordt voor even-even kernen een vergelijking gegeven van de experimenteel onderzochte niveaus met de voorspellingen van het BM-model en het model van de asymmetrische rotator, hoofdzakelijk ontwikkeld door Davydov en Filippov. Hieruit blijkt, dat in de meeste gevallen beide modellen kunnen worden gebruikt. Het DF-model heeft echter het voordeel een eenvoudiger en in bepaalde opzichten meer doorzichtige beschrijvingswijze te zijn. Het blijkt speciaal goed bruikbaar te zijn in het overgangsgebied van sferoidale naar sferische kernen, waar in enkele gevallen de energietoestanden in het BM-model niet te verklaren zijn. Uit deze goede overeenkomst kan worden geconc1udeerd dat deze kernen geen axia1e symmetrie bezitten. In Hoofdstuk 2 wordt een overzicht gegeven van de gebruikte apparatuur. De scheiding van de zeldzame aardmetalen met behu1p van ionenuitwisselaars wordt kort besproken, alsmede het maken van de bronnen. Blokschema's voor de coincidentiemetingen en de volautomatische een-kanaals gamma-spectrometer worden eveneens kort gediscussieerd. Hoofdstuk 3 geeft de resu1taten van het onderzoek van de aangeslagen toestanden in 166Er, die zowel uit het verva1 van 166Ho* (> 30j) als uit het verval van 166Tm (7.7 u) zijn bestudeerd. Het niveauschema vertoont een duidelijke rotatie-vibratiestructuur. Anderzijds kan het ook worden begrepen als het rotatiespectrum van een gedeformeerde kern zonder axiale symmetrie, wanneer het 1458 keV niveau met quantumgetallen 0+ wordt geinterpreteerd als een .8-vibratie. Enkele hogere niveaus met hoge spinwaarde (5 en 6) en negatieve pariteit zijn moeilijk te interpreteren. In Hoofdstuk 4 worden metingen aan het verval van 170Lu (51 u) besproken. Het 84.2 ke V niveau was reeds bekend uit het verval van 170Tm. Een 4+ niveau op 277 keV kan worden verklaard als de tweede rotatietoestand. Verschillende gammaovergangen met energieen tot 3000 keV zijn eveneens gedetecteerd en een voorlopig niveauschema voor de meer intensieve avergangen kan warden gevanden uit de caincidentiemetingen. In Hoofdstuk 5 wordt het verval van 140Ba ( 12.8d ) naar 140La gediscussieerd. Dit anderzoek staat in zoverre los van de voorgaande, dat hier de collectieve effecten geen belangrijke rol spelen en het niveaus in een oneven-oneven kern betreft. Het bleek mogelijk spins en pariteiten van verschillende aangeslagen toestanden eenduidig vast te leggen, maar de interpretatie van deze niveaus is erg moeilijk. Zelfs een theoretische verklaring van de grondtoestand 3- van 140La met behulp van Nordheim's regels gaf grote moeilijkheden.
Original languageEnglish
QualificationDoctor of Philosophy
Supervisors/Advisors
  • de Waard, H., Supervisor, External person
Publisher
Publication statusPublished - 1960

Cite this