Neutron-rich rare-earth nuclei around the maximum of collectivity are predicted to exist with an extremely stable intrinsic configuration in their ground-state structure. Due to the high degree of axial symmetry and large deformation, these nuclei are also excellent candidates for having long-lived high-K isomers. The present work concerns a study of the structure of the yrast bands and a search for isomers in the neutron-rich 68Er isotopes. Excited states of 68Er isotopes were populated via multi-nucleon transfer reactions. A 859 MeV 136Xe-beam was used to bombard a 170Er-target. The experimental setup consisted of the high-resolution γ-ray spectrometer AGATA coupled to the heavy-ion magnetic spectrometer PRISMA. The experiment collected 2 TB of useful data corresponding to 3 days of effective beam time. Beam-like fragments were identified by the PRISMA specrometer placed at the grazing angle of 44 degrees. PRISMA allows for Z, A and q identification as well as TOF and velocity vector determination. This is required for the Doppler correction of the emitted γ rays detected in time coincidence with AGATA. A good Z and very clean A separation has been achieved in PRISMA. Making use of two-body kinematics, Doppler corrected γ-ray spectra for target-like fragments were obtained as well. Due to the novel techniques of PSA and γ-ray tracking, AGATA provided high-quality γ-ray spectra for both beam-like xenon and target-like erbium isotopes. Known yrast bands and isomeric states in neutron-rich erbium isotopes were observed. A candidate for the decay of an isomeric state with Eγ=184 keV  in 173Er, which has no previously known excited states, was identified.

No description available.

Neste trabalho foi medido o alargamento Doppler de uma aniquilação elétron pósitron com o uso de um filtro angular. O Filtro angular reduz, substancialmente, a detecção de fótons provenientes de aniquilações de elétrons com baixo momento, enfatizando, desta forma, a contribuição de aniquilações com elétrons fortemente ligados. Foram medidos os espectros de coincidência para os ângulos de corte de 0,28°, 0,42° e 1.2°. Os resultados obtidos mostram que, conforme se aumenta o ângulo de corte, há uma redução das aniquilações com elétrons de valência em proporção muito maior do que para elétrons fortemente ligados. Foi determinada a transmissibilidade do filtro em função do ângulo entre as direções de emissão dos gamas, levando em conta todos os elementos do arranjo experimental para cada ângulo crítico, assim como a distribuição espacial da atividade da fonte radioativa. Um modelo simples foi utilizado para estimar teoricamente a dependência da dispersão da energia em função do ângulo de corte. Este modelo permitiu calcular o alargamento Doppler da radiação de aniquilação elétron pósitron. Os resultados obtidos mostram um bom acordo com os dados experimentais. Geralmente, estudos de aniquilação de pósitrons com elétrons fortemente ligados dependem de uma modelagem detalhada do espectro de coincidência, ou da medida dos fótons provenientes da aniquilação em coincidência com elétrons Auger. O filtro angular, desenvolvido neste trabalho se coloca como uma boa alternativa a estes métodos. / This work reports the measurement of the Doppler broadening of the electron-positron annihilation radiation using an angular filter. The angular filter substantially reduces the number of detected gamma-rays from positron annihilation with low momentum electrons, therefore emphasizing the contribution of bound electron. Four coincidence measurements of the emitted gamma-rays were done with arrangements corresponding to critical angles of 0.28°, 0.42°, 1.2°. The obtained results show that the relative intensity of annihilation with valence electrons decreases as the critical angle increases. The filter transmissibility as a function of the angle between the two gamma-rays emission directions was determined taking into account all the elements of the experimental arrangement for every critical angle as well as the spatial distribution of the source activity. A simple model was used to theoretically estimate the dependence of the energy dispersion on the critical angle. The model allows us to calculate the Doppler broadening of the electron-positron annihilation radiation, and the obtained results show good agreement with the experimental data. Usually, the study of positrons annihilation with inner electrons requires good detectors\' energy resolution and depends on either sophisticated modeling and statistical analysis of the coincidence spectra or the measurement of the annihilation gamma-rays in coincidence with Auger electrons. The use of the angular filter developed in this work is a good alternative to those procedures.

Medidas de correlação angular perturbada diferencial no tempo - TDPAC - foram efetuadas com um sistema de detetores de HPGe com o objetivo de ampliar o conjunto de nuclídeos utilizáveis como sondas de prova de campo magnético e de gradiente de campo elétrico na matéria. A análise dos espectros obtidos considera a convolução angular de ordem superior a dois, o que está fora do escopo do procedimento convencional quando se utiliza o arranjo experimental padrão. O algoritmo é baseado no método dos mínimos quadrados e considera rigorosamente as incertezas estatísticas dos dados. O programa de cálculo implementado é orientado a objetos, que representam as estruturas matemáticas envolvidas na redução dos dados pelo método dos mínimos quadrados e os sistemas físicos característicos do experimento. Os detetores semicondutores mostraram-se inadequados ao estudo de materiais por TDPAC nas condições experimentais disponíveis. O método de análise proposto aqui foi aplicado à redução dos espectros obtidos em outros laboratórios, que utilizam cintiladores rápidos, resultando na determinação de parâmetros associados à estrutura cristalina para os quais a análise convencional não é sensível, em particulas dos coeficientes de atenuação temporal da correlação para cada uma das freqüências de oscilação. Esta metodologia permite calcular corretamente as incertezas nos parâmetros, notadamente nas frações de ocupação de diferentes sítios pela sonda de prova. / Time dependent perturbed angular correlation TDPAC measurements were performed with a HPGe detector array aiming to increase the set of nuclides usable as magnetic field and electric field gradient probes in matter. The analysis of the obtained spectra takes into account the convolution of the perturbation function with the detector time response and angular correlation coefficients of order greater than two, which is not in scope of the conventional procedure. The algorithm is based on the least-squares method and considers rigorously the data statistical uncertainties. The implanted computer code is built on objects representing the mathematical entities used in data reduction by the least-squares method and the physical components of the experiment. The semiconductor detectors were found unsuitable for material study through TDPAC in the available experimental conditions. The analysis method proposed here was applied to the reduction of spectra obtained by other Laboratories that use fast scintillators, giving crystalline structure related parameters which cannot be determined in the conventional analysis, particularly correlation time attenuation parameters for each oscillation frequency. The uncertainties in the fitted parameters are correctly calculated by this method notably in the site probe occupation fractions.

Alvos naturais de Mg, Al, Si, Cr, Ti, Ni e Zr foram irradiados com prótons e as seções de choque para várias reações nucleares foram determinadas a energias inferiores a 30 MeV. As irradiações foram efetuadas nos ciclotrons CV-28 e CYCLONE 30 do IPEN, que possuem energia nominal de 24 e 30 MeV, respectivamente. O feixe de prótons foi monitorado por meio de lâminas de Cu ou a partir da formação de nuclídeos na própria amostra com seção de choque conhecida para as energias utilizadas. Especial interesse foi dedicado às reações raras di tipo (p, 2alfa) e (p, ANTPOT.3 H) das quais existem, em geral, poucos dados publicados, principalmente para energias próximas do limiar. A determinação da seção de choque foi realizada a partir da medida da atividade residual dos produtos pelo método de espectroscopia gama simples. Um detector HPG com resolução menor que 2 keV foi utilizado. Devido ao valor reduzido da seção de choque das reações de interesse no intervalo de energia considerado, uma análise estatística cuidadosa dos dado foi necessária. Em áreas reduzidas dos picos detectados precisaram da quantificação, em alguns casos, da contribuição de nuclídeos formados na própria amostra por outras reações, a partir de impurezas ou provenientes do fundo radioativo. Entre os produtos obtidos encontram-se os nuclídeos ANTPOT.22 Na, ANTPOT.26 Al, ANTPOT.44 Ti, e ANTPOT.54 Mn. A detecção de ANTPOT.26 Al nas amostras de Al e Si, permitiu estimar os limites do método proposto para o estudo de reações raras de interesse astrofísico. No total, são apresentados neste trabalho 72 valores de seção de choque. Desse total, 21 dados são apresentados pela primeira vez ou foram obtidos pela primeira vez pelo método proposto ou às energias estudadas. Os resultados mais importantes referem-se às reações ANTPOT.29 Si(p, 2alfa)ANTPOT.22 Na,ANTPOT.53 Cr(p, 2alfa)ANTPOT.46 Sc, ANTPOT.46 Ti(p, ANTPOT.3 H)ANTPOT.44 Ti, )ANTPOT.58 Ni(p, ANTPOT.3 H)ANTPOT.56 Ni e ANTPOT.90 Zr(p, ANTPOT.3 H)ANTPOT.88 Zr. Os resultados foram comparados com valores publicados na literatura e com o resultado do cálculo realizado a partir de modelos teóricos conhecidos, permitindo a obtenção de conclusões relativas ao método experimental, assim como aos mecanismos da reação envolvidos. / Natural targets of Mg, Al, Si, Cr, Ti, Ni and Zr were irradiated with protons and the cross section for several reactions were determined for incident energies up to 30 MeV. The irradiations were performed at the CV-28 and CYCLONE 30 cyclotrons from the IPEN, which have nominal energies of 24 and 30 MeV, respectively. The protons beams were monitored by copper foils or by the nuclide formation in the irradiated targets with known cross sections for the used energy. Special interest was dedicated to rare reactions of the (p, 2alfa) and (p, ANTPOT.3 H) kind, from which we have a few published data, mainly for energies near the threshold. The cross section determination was accomplished by the residual actives measurement of the reaction products by the simple gamma spectroscopy method using an HPGe detector with resolution better than 2 keV. Due to the low value of the cross section for the considered reaction, a careful statistical analysis of the obtained data was needed. The small areas of the detected peaks required the quantification of the contributions of nuclides produced by others reactions, from contaminants or from the radioactive background. Among others, the ANTPOT.22 Na, ANTPOT.26 Al, ANTPOT.44 Ti and ANTPOT.54 Mn products have been detected. The detection of ANTPOT.26 Al in the Al and Si targets allow the estimation of the limits of the proposed method for the study of astrophysical interest reaction. In total, 72 cross section values are being presented. Out of this amount, 21 are being presented for the first time or have been obtained for the first time by the method or for the studied energies. The most important results refer to the ANTPOT.29 Si(p, 2gamma)²²Na, ANTPOT.53 Cr(p, 2gamma)ANTPOT.46 Sc, ANTPOT.46 Ti(p, ANTPOT.3 H)ANTPOT.44 Ti, ANTPOT.58 Ni(p, ANTPOT.3 H)ANTPOT.56 Ni and ANTPOT.90 Zr(p, ANTPOT.3 H)ANTPOT.88 Zr reactions. The results have been compared to published vales and calculations using known theoretical models, allowing the achievement of conclusions related to the experimental method, as well as the reaction mechanism involved.

Precision measurements of superallowed Fermi β-decay allow for stringent tests of the magnitude of isospin-symmetry-breaking effects in nuclei, the validity of the conserved vector current hypothesis, and the unitarity of the Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM) quark-mixing matrix. A high-precision measurement of the branching ratio for the superallowed β+ decay of 74Rb has been performed at the Isotope Separator and ACcelerator (ISAC) facility at TRIUMF. The 8π spectrometer, an array of 20 HPGe detectors, was used to detect γ-rays emitted following the Gamow-Teller and non-analogue Fermi β-decays of 74Rb. PACES, an array of 5 Si(Li) detectors, was used to detect emitted conversion electrons, while half of SCEPTAR, a close-packed array of 10 plastic scintillators, was used to detect emitted β particles. In this experiment, 23 excited states were identified in 74Kr which were populated following the β-decay of 74Rb. A total of 58 γ-rays were identified following the 8.241(4)x108 detected β-particles. An observed non-superallowed branching ratio of 0.396(7)% was determined from the intensity of the identified γ-rays, while the unobserved non-superallowed intensity was calculated to be 0.05(5)%, leading to a superallowed branching ratio of 99.55(5)%. The superallowed branching ratio is now the most precise experimental quantity in the determination of the superallowed ft-value of 74Rb. Combining the half-life and Q-value with the superallowed branching ratio measured in this work leads to a superallowed ft-value of 3082.6(66) s. Finally, comparisons between the superallowed ft-value, the world average Ft-value, and the non-analogue Fermi branching ratio are made to provide future guidance in the refinement of the theoretical models required to describe the crucial isospin-symmetry-breaking term in superallowed β-decay.

Le travail présenté dans ce manuscrit regroupe quatre études par spectroscopie gamma de quatre noyaux produits par une réaction de fission induite par protons de 25 MeV, sur une cible épaisse d'238U. Cette expérience a été menée au JYFL à Jyväskylä auprès du multidétecteur JUROGAM II. Dans ce manuscrit l'étude spectroscopique détaillée des noyaux : 84Se, 86Se, 83As et 98Y a été menée. Les trois premiers noyaux sont des noyaux sphériques se situant au voisinage de la couche magique N = 50. Leurs études peuvent permettre de mieux aborder l'évolution du gap de cette couche, mais aussi d'améliorer les interactions utilisées dans les calculs de modèle en couches permettant de reproduire leurs comportements. Huit nouvelles transitions ont pu être assignées à ces noyaux, ces résultats expérimentaux sont relativement bien en accord avec les calculs de modèle en couches effectués. Le noyau 98Y est un noyau possédant une coexistence de formes nucléaires. Alors que les états d'énergies inférieures à 500keV ont une configuration sphérique, les états situés au dessus sont déformés. Cinq nouvelles transitions ont été déterminées et ajoutées au schéma de niveaux existants, et deux calculs utilisant deux modèles collectifs ont été réalisés. Le premier utilisant le modèle GICM reproduit le comportement des états au dessous de 500keV et le deuxième QPRM reproduit les états prolate déformés permettant l'assignation d'un comportement sphérique à l'isomère (10-). / The work presented in this thesis includes four gamma-ray spectroscopy studies of four nuclei produced by fission induced by 25 MeV protons, on a thick target of 238U. This experiment was realized at JYFL in Jyväskylä with the multi-detector JUROGAM II. In this manuscript a detailed spectroscopic study of nuclei : 84Se, 86 Se, 83 As and 98Y was performed. The first three nuclei are spherical and they are on or adjacent to the N =50 shell closure. Their studies provide a better understanding of the possible decrease in energy of this shell closure, and also of the interactions used in shell-model calculations. Eight new transitions have been assigned to these nuclei and these experimental results are in a relatively good agreement with the shell-model calculations. In the nucleus 98Y a coexistence of nuclear shapes is observed. While the low-energy states below 500keV have a spherical configuration, higher lying states are deformed. Five new transitions were discovered and added to the existing levels scheme, and two calculations using two collective models have been made. The first set of calculations has used the GICM model to reproduce the behavior of states below 500keV and the second set of calculations has used QPRM to reproduce the prolate deformed states, and permitted the assignment of a spherical shape to the isomer (10-).

Alvos naturais de Mg, Al, Si, Cr, Ti, Ni e Zr foram irradiados com prótons e as seções de choque para várias reações nucleares foram determinadas a energias inferiores a 30 MeV. As irradiações foram efetuadas nos ciclotrons CV-28 e CYCLONE 30 do IPEN, que possuem energia nominal de 24 e 30 MeV, respectivamente. O feixe de prótons foi monitorado por meio de lâminas de Cu ou a partir da formação de nuclídeos na própria amostra com seção de choque conhecida para as energias utilizadas. Especial interesse foi dedicado às reações raras di tipo (p, 2alfa) e (p, ANTPOT.3 H) das quais existem, em geral, poucos dados publicados, principalmente para energias próximas do limiar. A determinação da seção de choque foi realizada a partir da medida da atividade residual dos produtos pelo método de espectroscopia gama simples. Um detector HPG com resolução menor que 2 keV foi utilizado. Devido ao valor reduzido da seção de choque das reações de interesse no intervalo de energia considerado, uma análise estatística cuidadosa dos dado foi necessária. Em áreas reduzidas dos picos detectados precisaram da quantificação, em alguns casos, da contribuição de nuclídeos formados na própria amostra por outras reações, a partir de impurezas ou provenientes do fundo radioativo. Entre os produtos obtidos encontram-se os nuclídeos ANTPOT.22 Na, ANTPOT.26 Al, ANTPOT.44 Ti, e ANTPOT.54 Mn. A detecção de ANTPOT.26 Al nas amostras de Al e Si, permitiu estimar os limites do método proposto para o estudo de reações raras de interesse astrofísico. No total, são apresentados neste trabalho 72 valores de seção de choque. Desse total, 21 dados são apresentados pela primeira vez ou foram obtidos pela primeira vez pelo método proposto ou às energias estudadas. Os resultados mais importantes referem-se às reações ANTPOT.29 Si(p, 2alfa)ANTPOT.22 Na,ANTPOT.53 Cr(p, 2alfa)ANTPOT.46 Sc, ANTPOT.46 Ti(p, ANTPOT.3 H)ANTPOT.44 Ti, )ANTPOT.58 Ni(p, ANTPOT.3 H)ANTPOT.56 Ni e ANTPOT.90 Zr(p, ANTPOT.3 H)ANTPOT.88 Zr. Os resultados foram comparados com valores publicados na literatura e com o resultado do cálculo realizado a partir de modelos teóricos conhecidos, permitindo a obtenção de conclusões relativas ao método experimental, assim como aos mecanismos da reação envolvidos. / Natural targets of Mg, Al, Si, Cr, Ti, Ni and Zr were irradiated with protons and the cross section for several reactions were determined for incident energies up to 30 MeV. The irradiations were performed at the CV-28 and CYCLONE 30 cyclotrons from the IPEN, which have nominal energies of 24 and 30 MeV, respectively. The protons beams were monitored by copper foils or by the nuclide formation in the irradiated targets with known cross sections for the used energy. Special interest was dedicated to rare reactions of the (p, 2alfa) and (p, ANTPOT.3 H) kind, from which we have a few published data, mainly for energies near the threshold. The cross section determination was accomplished by the residual actives measurement of the reaction products by the simple gamma spectroscopy method using an HPGe detector with resolution better than 2 keV. Due to the low value of the cross section for the considered reaction, a careful statistical analysis of the obtained data was needed. The small areas of the detected peaks required the quantification of the contributions of nuclides produced by others reactions, from contaminants or from the radioactive background. Among others, the ANTPOT.22 Na, ANTPOT.26 Al, ANTPOT.44 Ti and ANTPOT.54 Mn products have been detected. The detection of ANTPOT.26 Al in the Al and Si targets allow the estimation of the limits of the proposed method for the study of astrophysical interest reaction. In total, 72 cross section values are being presented. Out of this amount, 21 are being presented for the first time or have been obtained for the first time by the method or for the studied energies. The most important results refer to the ANTPOT.29 Si(p, 2gamma)²²Na, ANTPOT.53 Cr(p, 2gamma)ANTPOT.46 Sc, ANTPOT.46 Ti(p, ANTPOT.3 H)ANTPOT.44 Ti, ANTPOT.58 Ni(p, ANTPOT.3 H)ANTPOT.56 Ni and ANTPOT.90 Zr(p, ANTPOT.3 H)ANTPOT.88 Zr reactions. The results have been compared to published vales and calculations using known theoretical models, allowing the achievement of conclusions related to the experimental method, as well as the reaction mechanism involved.

Neste trabalho foi medido o alargamento Doppler de uma aniquilação elétron pósitron com o uso de um filtro angular. O Filtro angular reduz, substancialmente, a detecção de fótons provenientes de aniquilações de elétrons com baixo momento, enfatizando, desta forma, a contribuição de aniquilações com elétrons fortemente ligados. Foram medidos os espectros de coincidência para os ângulos de corte de 0,28°, 0,42° e 1.2°. Os resultados obtidos mostram que, conforme se aumenta o ângulo de corte, há uma redução das aniquilações com elétrons de valência em proporção muito maior do que para elétrons fortemente ligados. Foi determinada a transmissibilidade do filtro em função do ângulo entre as direções de emissão dos gamas, levando em conta todos os elementos do arranjo experimental para cada ângulo crítico, assim como a distribuição espacial da atividade da fonte radioativa. Um modelo simples foi utilizado para estimar teoricamente a dependência da dispersão da energia em função do ângulo de corte. Este modelo permitiu calcular o alargamento Doppler da radiação de aniquilação elétron pósitron. Os resultados obtidos mostram um bom acordo com os dados experimentais. Geralmente, estudos de aniquilação de pósitrons com elétrons fortemente ligados dependem de uma modelagem detalhada do espectro de coincidência, ou da medida dos fótons provenientes da aniquilação em coincidência com elétrons Auger. O filtro angular, desenvolvido neste trabalho se coloca como uma boa alternativa a estes métodos. / This work reports the measurement of the Doppler broadening of the electron-positron annihilation radiation using an angular filter. The angular filter substantially reduces the number of detected gamma-rays from positron annihilation with low momentum electrons, therefore emphasizing the contribution of bound electron. Four coincidence measurements of the emitted gamma-rays were done with arrangements corresponding to critical angles of 0.28°, 0.42°, 1.2°. The obtained results show that the relative intensity of annihilation with valence electrons decreases as the critical angle increases. The filter transmissibility as a function of the angle between the two gamma-rays emission directions was determined taking into account all the elements of the experimental arrangement for every critical angle as well as the spatial distribution of the source activity. A simple model was used to theoretically estimate the dependence of the energy dispersion on the critical angle. The model allows us to calculate the Doppler broadening of the electron-positron annihilation radiation, and the obtained results show good agreement with the experimental data. Usually, the study of positrons annihilation with inner electrons requires good detectors\' energy resolution and depends on either sophisticated modeling and statistical analysis of the coincidence spectra or the measurement of the annihilation gamma-rays in coincidence with Auger electrons. The use of the angular filter developed in this work is a good alternative to those procedures.

Medidas de correlação angular perturbada diferencial no tempo - TDPAC - foram efetuadas com um sistema de detetores de HPGe com o objetivo de ampliar o conjunto de nuclídeos utilizáveis como sondas de prova de campo magnético e de gradiente de campo elétrico na matéria. A análise dos espectros obtidos considera a convolução angular de ordem superior a dois, o que está fora do escopo do procedimento convencional quando se utiliza o arranjo experimental padrão. O algoritmo é baseado no método dos mínimos quadrados e considera rigorosamente as incertezas estatísticas dos dados. O programa de cálculo implementado é orientado a objetos, que representam as estruturas matemáticas envolvidas na redução dos dados pelo método dos mínimos quadrados e os sistemas físicos característicos do experimento. Os detetores semicondutores mostraram-se inadequados ao estudo de materiais por TDPAC nas condições experimentais disponíveis. O método de análise proposto aqui foi aplicado à redução dos espectros obtidos em outros laboratórios, que utilizam cintiladores rápidos, resultando na determinação de parâmetros associados à estrutura cristalina para os quais a análise convencional não é sensível, em particulas dos coeficientes de atenuação temporal da correlação para cada uma das freqüências de oscilação. Esta metodologia permite calcular corretamente as incertezas nos parâmetros, notadamente nas frações de ocupação de diferentes sítios pela sonda de prova. / Time dependent perturbed angular correlation TDPAC measurements were performed with a HPGe detector array aiming to increase the set of nuclides usable as magnetic field and electric field gradient probes in matter. The analysis of the obtained spectra takes into account the convolution of the perturbation function with the detector time response and angular correlation coefficients of order greater than two, which is not in scope of the conventional procedure. The algorithm is based on the least-squares method and considers rigorously the data statistical uncertainties. The implanted computer code is built on objects representing the mathematical entities used in data reduction by the least-squares method and the physical components of the experiment. The semiconductor detectors were found unsuitable for material study through TDPAC in the available experimental conditions. The analysis method proposed here was applied to the reduction of spectra obtained by other Laboratories that use fast scintillators, giving crystalline structure related parameters which cannot be determined in the conventional analysis, particularly correlation time attenuation parameters for each oscillation frequency. The uncertainties in the fitted parameters are correctly calculated by this method notably in the site probe occupation fractions.