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Ausleuchtung von Phosphoren durch Ultra-Schall.

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Ausleuchfung von Phosphoren durch Ultra-Schall
Von A . E c k a r d t und 0. Lindig
(Mit 4 Abbildungen)
Inhaltsubersicht
Die Ausleuchtung von langsam abklingenden Phosphoren durch Einstrahlung
voii Ultraschall wird benutzt, uni mittels Schirmbildphotographie das Schallfeld eines Strahlungsquarzes sichtbar zu machen. Die zu diesem Verfahren notweiidigen Intensitaten iibertreffen groBenordnungsmaBig die zur Bilderzeuguiig
inittels des von P o h l m a n n angegebenen Schwebeteilchenverfahrens erforderlichen.
Die Erzeuguiig einer ganz schwacheri Lumineszeliz durch Ultraschall in gashaltigem Waseer wnrde bereits 1935 von H. F r e n z e l und H. S c h u l t e s l ) beobachtet. Ebenso sind Versuche bekannt 2), durch Beimischen von Phosphoren in
die schalleitende Fliissigkeit, den Schallstrahl sichtbar zu n1achen. Hier wurde
nun versucht, auf eineni Leuchtschirm, wie er auch in der Rontgentechnik ublich
ist, das von einem Schwingquarz erzeugte Xchallfeld sichtbar zu machen. Phosphore, deren Leuchben langsam abklingt, kann man bekanntlich durch Zufiihren
von Energie, etwa durch Infrarot-Bestrahlung, zur schnellen Abgabe der aufgespeicherten Quantenenergie zwingen. Dasselbe mu13 auch moglich sein, wenn
nian eiiie entsprechende Energiezufiihrung durch Ultraschall erreicht. Es wurden
daher Phosphore verwendet, welche nach Erregung durch UV langsanl abklingen.
Xehr gut geeignet sind entsprechend aktivierte Zn-Cd-S-Phosphore.
Sobald
auf einen derartigen, auf einem Schirin angebrachten Phosphor, UltTaschall fiel,
leuchteten die getroffenen Stellen hell auf, so daB Rich das Bild des Ultraschallfeldes scharf vom Abklingleuchten der Umgebuiig abhob. Nach dern Ahschalten
des Ultraschalles war der vorher hell leuchtende, von dieselzi getroffene Teil des
Leuchtschirines als eine gegeniiber dem Abklingleuchteii dunklere Stelle sichtbar,
nian erhielt also d a m fur das vorher positive Bild ein negatives.
Die Versuchsanordiiung bestand aus einem mit vollkominen luftfreien Wasser
gefiillten Versuchstrog, desseii Stirnseite eine AbschluBfolie aus Zelluloid trug,
welcher gegeniiber in verstellbarer Entfernung von 12-6 cni ein schallabstrahlender Straubelquarz angebracht war. Die AuBeiiseite dieser Folie wurde riiit den1
zu untersucheiiden Phosphor bedeckt, stellte also den Leuchtschiriil dar. Die
EingangsIeistuiig in den Schallgcber betrug etwa 70 Watt, die Frequenz des abgestrahlten Schalles 1,42 MHz. Dcr Leuchtschirln wurde 1 Minute itber eineri Quarzkondensor niit einer Bogeiilainpe beleuchtet, etwa 'i2Minute nach Abschalten der
1)
2,
H. Frenzel u. H. Schultes, Z. physik. Chem. B 27, 421 (1934).
L. C h a m b e r , Physic. Rev. 49, 881 (3936).
A. Ecluudt u.0. Lindig: Busleuchtung von Phosphoren durch Vltm-Schull
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Bogenlampe wurde der Schallgeber erregt und das Bild des Schallfeldes photographiert. Es gelang mit Belichtungszeiten von 6 1 2 Sekunden bei einer Lichtstarke des Objektives von f :4,O auf Agfa-Pluorapidfilm gut durchbelichtete Aufnahmen zu bekornmen. Nach den1 Abschalten des Quarzes wurde das negative
Bild des Schallfeldes, d. h. der ausgeleuchtete Teil des Schirmes, ebenfalls aufge-
Abb. 1a. Abstand: Quarz-Schirm
etwa 10 em 30 s nach Ende der UVBestrahlung. Wahrend der Beschallung 16 s belichtet
Abb. 1b. Abstand: Quarz-Schirm
etwa 8 cm, sonst wie Abb. 1a
Abb. 2a. Wie Abb. l a , aber nach
Abschslten der Schallquelle. Belichtungszeit 35 s
Ahb. 2 b. Wie Abh. 1b nach Abschalten
der Schallquelle. Belichtungszeit 40 a
nomrnen, allerdings waren hierzu etwas langere Belichtungszeiten von 20-30 Sekunden notwendig. I n den Abb. 1 und 2 sind entsprechende Aufnahmen gezeigt.
Die merkwiirdige wolkige Struktur des Schallfeldbildes hat verschiedene Ursachen : Einerseits ist die Abstrahlung vom Quarz durchaus nicht gleichmaBig,
andererseits machen sich Interferenzerscheinungen und stehende Wellen bemerkbar,
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Annulen der Phyaik. 6. Folge. Band 7. 1950
was man besonders daran erkennt, daIJ durch geringes Wolben der Folie, wenn man
etwa mit dem Finger auf den Schirm driickt, die dunklen Stellen verschoben werden
lronnen. Auch ist eu beriicksichtigen, daB der Schirm rnit Laboratoriumsniitteln
hergestellt war und keineswegs eine gIeichrna,Bige Schichtdicke des Fluoreszenestoffes aufwies.
Es soll der Zweck laufender Untersuchungen sein, den Mechanisinus der Phosphorausleuchtung durch Ultraschall aufzuklaren. Insbesondere soll der zeitliche
Verlauf der Erscheinung untersucht werden. Betreffend die Anweiiduiig des
Sc.hirnibildverfahrens zur Sichtbarmachung biologischer uiid technischer Objekte ist zunachst zu sageu, daB, eoweit es die bier untersuchten Phosphore anbetrifft, die Enipfiridlichkeit des Verfahrens weit zurucksteht>gegeniiber dern von
P o h l m a n n 3 ) angegebenen Schallbildwandler. Die hier zur Sichtbarinachung verweudeten Schallintensitaten durften in vielen Fallen bereits biologisch schadigend
wirken, bei Dazwischenschaltung dicker zu untersucheiider Materieschichten
dagegen diirfte die auf den Schirm auffallende Intensitat zum Nachweis zu schwach
sein.
3, R. Pohlmann, Z. angew. Physik 1, 181 (1948).
Anmerkung wiilirentl der Korrektur : Inzwischen erhielten wir eine Mitteilung
von H. S c h r e i b e r und W. D e g n e r vom Institut fur S trahlungsforschung, Berlin,
da8 es dort in gleicher Weise gelungen ist, kontAktphotographische Bilder der
Rtrahlungsfelder von, Rundquarmn zu erhalten. Vi71r mbchten auch an dieser Stelle
fur die freundliche Uberlassung des Manuskriptes danken.
J e n a , Techiiisch-Physikalisches Institut der Friedrich-Schiller-Universitat.
( R r i der Rednktim eingegangen am 17. April 1950.)
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