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Auslsung von Sekundrelektronen durch Wasserstoffkanalstrahlen in Metallen.

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357
AusZbsung von Sekundarelektronen
durch WasserstoffkanalstrahZen $n MetaZZen
Yon G e r h a r d S c h m e i d e r
(Mit 14 Figuren)
I. Einleitung
Die Erscheinungen beim Durchgang von Kanalstrahlen
dnrch Materie sind in neuester Zeit durch Arbeiten iiber
Ionisation, Reichweite, Urnladungen, Geschwindigkeitsverluste
und Streuung von Kanalstrahlen in ihrer Natur und Gesetzmal3igkeit richtig erfaBt worden und ermoglichten wertvolle
Schlusse auf den EinzelprozeE des KanalstrahlenstoBes. I n
einem wesentlichen Punkt bedurfte dieses Problem jedoch
noch eingehender Untersuchung : Es waren noch keine experimentellen Erfahrungen daruber vorhanden, welche Energien
beim KanalstrahlenstoB auf die Sekundarelektronen ubertragen
werden konnen. Denn die bisher veroffentlichten Angaben
uber die Geschwindigkeitsverteilung solcher durch W-asserstoffkanalstrahlen ausgeliister Sekundarelektronen von F i i c h t bauer’) und B a e r w a l d 2 ) stiitzten sich n u r auf die Beobachtung von Elektronen, die beim Aufprall von Kanalstrahlen
auf massive Metallplatten an deren Vorderseite austraten.
Einfache stoBtheoretische Uberlegungen lassen aber erwarten,
daE uberhaupt keine Sekundarelektronen beim StoE von der
Kanalstrahlenrichtung um mehr als 90 O nbgelenkt werden.
Reobachtet man groBere Winkel, so mu13 es sich um niehrfache Streuung der Sekundarelektronen handeln. Die StolJmechanik verlangt ferner, daB die Sekundarelektronen mit den
hochsten Geschwindigkeiten in StoBrichtung cler Kanalstrahlen
1) Ch. F u c h t b a u e r , Phys. Ztschr. 7. S.153. 1906.
3) H.B a e r w a l d , Ann. d. Phys. 41. S. 643. 1913.
358
G. Schncider
iveitertliegen. Ks wurile deshalb in dieser Arbeit versixcht,
gerado die Sekundtirelektronen zu erfassen, die in StoSrichtung
der Kanalstrahlen, also annaliernd senkrecht aus dunnen Metallfolien austraten.
2. MeBkammer (Fig. 1)
Die Kanalstrahlen bestimmter Geschtvindigkeit trateii
durch eine Aluminiumblende 13, von O,3 mix Durchinesser in
MeSkammer
Fig. 1
die Mei3kammer ein und trafen auf die Netallfolie X , die
durch einen Schlifl F in den Strahlengang der Kanalstrahlen
gedreht werden konnte. Der Folienhalter war als Triiger f u r
zmei Metallfolien ausgebildet. Die in der StoBrichtung der
Kanalstrahlen austretendeii Sekundarelektronen wurden je nach
Azislijsung
VOTL
XekuiidarelektroneT~ U S U I .
359
Geschwindigkeit durch ein entsgrechendes Magnetfeld zwischeu
zwei Helmholtz-Gaugainspulen auf einein Halbkreis von 50 m m
Radius abgelenkt und gelangten durch die Blendenoffnung B, von
1,5nim Durchmesser in ein Beschleunigungsfeld. Das Beschleunigungsfelcl entstand iladurch, dab die ganze MeSkammer auf
- 7000 Volt aufgeladen wurcle, ini lnnern der Kammer also ein
feldfreier Rauin war, wahrend das Gehiiuse des Geige rschen
Spitzenzahlers 2 iiber das Fadeuelektrometer E uncl einen hohen
Widerstand W an Erde lag. Die auf 7000 Volt beschleunigten
Sekundarelektronen traten durch die Zahleroffnung vou 1 mm
Durchmesser in den Spitzenzahler ein und wurden durch Ausschlage des Elektrometerfadens angezeigt. Gleiclizeitig wurden
sie durch ein elektromagnetisclies Zahlwerk registriert, das
direkt auf die mit einem Dreirohrenverstirker vergroBerten
StromstoBe ansprach. Mit dem SchliE X konnte eine Blende
so in den Elektronenstrahlengang gebraclit werden, daB sie
gerade das ganze Strahlenbundel abblendete. Auf diese Weise
konnte festgestellt werden, ob die Messungen nicht durch einen
infolge schlechten Vakuums entstandenen Ioneneffekt oder gestreute Teilchen gefalscht waren. Tatsachlich gelangten bei
vorgedrehter Blende keine Teilchen mehr in den Zahler.
Die Blumininmblende B, war so an dem Folienhalter angebracht, daB der durch das gesamte Blendensystem definierte
Elektronenstrahlengang nicht gestort wurde, andererseits aber
moglichst wenig gestreute Kanalstrahlen in die Kammer gelangen konnten. Die mittlere, nicht besonders bezeichnete
Blencle, durch die die MeBkammer in zwei gleiche Halften geteilt wurde, bestimmte mit ihrer rechteckigen Offnung (Lange
in der Rildebene liegend 10 nim, Breite 5 mm) die OroWe des
erfaBten Elektronenbiindels. Bie war verbunden mit zwei
weiteren Blenden, von denen die rechts angebrachte schrag in
die Iiammer ragte und die am Deckel D reflektierten Kanalstrahlen sowie dort ausgeliiste Sekundarelektronen nicht in
die linke Kammerhalfte gelangen lieW, a ahrend die linke
Blende diagonal die linke Kammerhalfte durchschnitt und einen
weiteren Schutz gegen falsche Teilchen bildete.
Die Blende R, verhinderte die Ausbildung eines storenden Feldes zwischen MeBkammer und Ionisationskammer 1.
Mit der Ionisationskammer, die eine Offnung von 2,5 mm
360
G. Sclmeider
hatte, wurde wiihrend der Messungen die Menge der durch
die Metallfolie annahernd senkrecht durchtretenden Kanalstrahlen dosiert und auBerclem bei weggedrehter E’olie die
Primarintensitat der Kanalstrahlen gemessen. Ionisationskamirier
wie Spitzenziihler waren in iiblicher Weise gegen das Hochvaliuum durch dunne Zelluloidhiiutchen abgeschlossen. Der
Deckel I ) , der die Ionisationskamnier trug, war auf die MeBkamnier aufgeschliffen und verschloS sie hochvakuumdicht.
E;r konnte zum Einsetzen der Folien abgenommen werden.
Um eine leichte Justierung der Ionisationskammer beim Aufsetzen des Deckels zu ermoglichen, war in der Mitte der Ionisationskammer statt eines Drahtes ein diinnes Kupferrohrchen
eingesetzt, das hinten durch eine Glaskugel verschlossen war.
I h auBerclem ein Fenster in der Auflosungskammer M (Fig. 2)
es erlaubte, in Richtung der Kanalstrahlen zu blicken, konnten
Ionisationskammer und Metallfolien optisch justiert werden.
Bei P war eine Quecksilberdiffusionspumpe angeschlossen, bei
IWl und BV2 je ein Ballastvakumn. Die Iiiihlsonde 1; gestattete die Kuhlung mit flussiger Luft unmittelbar im Beschleunigungsfeld. Da die MeBkammer negativ aufgeladen
merden muBte, mar sie isoliert aufgestellt.
3. Erzeugung der Kanalstrahlen (Fig. 2)
Zur Erzeugung der Kanalstrahlen fand die u’i ensche
Durchstromungsmethode mit nachtraiglicher Reschleunigung
der Kanalstrahlen in der von G e r t h s e n ausgebildeten Form
Vemendung. Die Anordnung, iiber die nahere Einzelheiten
aus den Angaben yon G e r t h s e n ’ ) ersichtlich sind, ist in
Pig. 2 schematisch dargestellt.
Aus dem Wasserstoffvorratsgefa5 H striirnte M‘asserstofi
durch die Kapillare I) langsam in das Entladungsrohr. Gleichzeitig saugte die Quecksilberpumpe P durch eine Kapillare
im Kathodenkorper I< Wasserstoff aus dem Entladungsrohr
:tb. Durch geeignete Wahl des Druckes im VorratsgefaB
lronnte der Druck im Entladungsrohr auf etwa 5.1OU2 mm
lionstant gehalten merden, wahrend im Beschleunigungsraum Ll
- -__
I) Chr. G e r t h s e n , Ann.d. I’hys. 85. S. SS1. 19%.
Auslosung von StVhmdarelektronen usw.
361
ein Druck von nur l.10e5 min das ,4nlegen einer Potentialdifferenz von mehr als 40 kV zwischen Kathode nnd Beschleunigungsrohr moglich machte.
Schaltskizzc
Fig. 2
E r k l a r u n g zur H o c h s p a n n u n g s a n l a g e
rp Voltmeter
Vs Statisches Voltmeter
T, TB HochspannungstransU', W, SchiebewiderstLnde
XTl HT, Heiztransformatoren
formatoren
G, G, Gleichrichterrohren
C, C, Kondensatoren
Si, u. I W Amylalkohol-Cad- P Funkenstrecke
miumjodid-Widerstiinde
MA Milliamperemeter
4. Geachwindigkeitsmesaung
der Kanalstrahlen und Auf loaungsmoment
Die Voltgeschwindigkeit der Kanalstrahlen wurde durch
magnetische Auflosung nach dem folgenden yon G e r t h s e n 1)
mitgeteilten Verfahren bestimmt. Die Kanalstrahlen anderten
in dem Magnetfeld M (Fig. Z), das einen Durchmesser von
80 mm hatte, ihre Richtung und gelangten bei einer dem
Magnetfeld entsprechenden Geschwindiglreit nach Ablenkung
um 45O durch ein enges Blendensystem in die MeBkanimer Ka
(Fig. 2). Mit der lonisationskammer I wurden bei bestimmter
1) Chr. G e r t h s e n , Ann. d. Phys. [5] 3. S. 399. 1929.
362
G. Schneider
am Entladungsrohr liegender Spannung durch Variation des
;liIagnetisierungsstroms die schnellsten vorhandenen Iianalstrahleii festgestellt. Ihre Voltgeschwindigkeit entsprach dann
der hochstmiiglichen Reschleunigung, also der mit der Funkenstrecke F gemessenen Potentialdifferenz zwischen Anode A
und Erde. Die Methode, mit der die Richtigkeit dieser Annshme erwiesen wurde, sei hier angegeben.
Bekanntlich gilt unter Benutzung der iiblichen BezeicliTH-V
nungsweise H = __.
Die Fe1dstirl;e H ist also proportional
c.r
der Geschwindigkeit v. Da ferner 2 . t i ? = e . I; ist, muB die
Feldstgrlre H auch proportional der Quadratwurzel aus der
Voltgeschwindigkeit V sein. Eine husmessnng des Magnetfeldes mit Induktionsspule und ballistischem Galvanometer ergab bei 3 mm Polnbstand weit iiber den verwandten Bereich
hinaus Proportionalitat zwischen Feldstarke und Magnetisierungsstrom. Es ist also die Wurzel aus der Voltgeschwindigkeit direkt proportional dem I\lagnetisierungsstrom.
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist in nbereinstimniung niit
der Theorie die Quadratwurzel aus der Voltgeschwindigkeit
eine lineare Funktion des Magnetisierungsstroms , die durch
den Nullpunkt geht. Da au6erdem dieselben MeOpunkte bei
zwei verschiedenen Drucken im Entladungsrohr festgestellt
wurden, scheint es auBer Zweifel, daB die schnellsten vorhandenen Kanalstrahlen tatsachlich jeweils die ganze zwischen
Anode urid Erde liegende Potentialdifferenz durchlaufen haben.
Bei Proportionalitat zwischen Feldstarke und Magnetisierungsstrom miissen sich fur Atome und Molekule, die von
demselben Feld beschleunigt worden sind, die Blagnetisierungsstrome verhalten wie 1
Auch diese Forderung ist, wie
aus Fig. 3 hervorgeht, erfullt.
Der Auflosungsmagnet, der in der Werkstatt des hiesigen
Instituts angefertigt worden war, bestand aus einem U-fiirmigen
GuBstiick aus Kruppschem Dynamostahl, dessen Schenkel je
eine Bohrung yon 80 mm Durchmesser hatten. In die Bohrungen konnten zwei Eisenkerne eingesetzt und auf diese die
S1)ulen nufgeschoben werden.
Der Magnet zeichnete sich besonders durch ein sehr
kleines Streufeld Bus. Dies zeigt Fig. 4. Bei einem Abstand
:v.
Aus %sung von Xekundarele1ctroizc.n usw.
363
/\
fi.
70 -
Mome
Mo/eku/e
/.
/’
Y
II;’
L?z
I
Q3 Amp
Geschwindigkeitseichuug des Auflosungsmagneten
Fig. 3
Streufeld des Aufltisungsrnagneten
Fig. 4
.
361
G . Schneider
der loeiden Kerne von 3 mm und giinstiger Spulenstellung
war das Streufeld in einer Entfernung von 16 cm parallel
zuni Hauptfeld kleiner als 0,3 Gauss, wiihrend zwischen den
Polen ein Feld von 5000 Gauss herrschte. Dieser Urnstand
war deshalb yon Bedeutung, weil bei der geringen Geschwindigkeit der Sekundiirelektronen schon ein verhiiltniemaBig kleines
Streufeld geniigt hatte, um ihre Bahn in der MeBkammer zu
beeintriichtigen. Eine solche Einwirkuug auf die 26 cm w m
Magneten entfernte MeBkammer war also ausgeschlossen.
5. Geschwindigkeitamessung der Sekundiirelektronen
und Helmholtz - Gaugainspulen
Zur Geschwindigkeitsniessung der Sekurdiirelektrouen
wurde die fokussierende Methode benutzt, die gegeniiber der
iilteren Bremsfeldmethode den Vorzug hat, daB eine Trennung
von Kanalstrahlen und Sekundiirelektronen und dadurch ein
ZBhlen des reinen Elektroneneffektes mit dem G e i g erschen
Spitzenzahler moglich ist. Die Bedingnngen fur sauberes
Arbeiten waren bei dem ziernlich groBen Eiriimmungsradius
iler Elektronenbahn von 50 mm und den entsprechend groBen
MeBkammerdimensionen besonders giinstig, da alle stijrenden
Teilchen durch geeignete Blendenanordnung vom Spitzenzahler
ferngehalten werden konnten.
Die Helmholtz - Gaugainspulen, zwischen denen die zur
Ablenkung notigen schwachen Magnetfelder erzengt -u;urclen,
waren zusainmen mit der MeBkammer so aufgestellt, daB ihr
Feld in gleicher Richtung mit dem Erdfeld verlief. Sie hatten
einen Abstand von 15 em und dementsprechend einen Durchinesser von 30 em und bestanden je aus 210 Windungen
Iiupferdraht. Der zwischen den Spulen gemessene Raum mit
konstanter Feldstarke war aiinahernd ein in der Kraftlinienrichtung liegender Zylinder von 1 2 cm Lange und 6 cm Durchniesser. Um eine ganz einwandfreie Geschwindigkeitseichung
zu erhalten, wurde zunachst unmittelbar vor die Rlende B,
(Pig. 1) der MeBkammer ein Wolfraindraht gesetzt, dessen
Gluhelektronen zwischen Draht und Blende verschieden starke
Beschleunigung erhielten. Mit Spitzenziihler oder Auffanger
wurde dann jeweils der zur richtigen Ablenkung notige
Magnetisierungsstrom festgestellt. Es ergab sich wiederuin,
Aus losung von Sekun,iliirelektro.onen usm
365
Geschwindigkeitseichung der Helmholtz - Gaugainspulen
Fig. 5
t
75v
1
I
40
>
5
I
Q6 Amp
*
Geschwindigkeitsdefinition gleich schneller Elektronen
Fig. 6
366
G. Schneider
wie zu verlangen war, eine linearc Abliiingiglteit des Magnetisierungsstroms von der Wurzel aus der Voltgeschwindigkeit,
clie unter Berucksichtigung cles Erdfeldes dnrch den Nirllpunkt ging (Fig. 5).
Hierbei sei noch besonders Isetont, daB die Eichung bis
herab zu 1,5 Voltelektronen durchgefuhrt wurde. W&hrend
tler Messungen durchfloB den Kanalstrahlenauflijsungs-Magneten
rin iVIagnetisierL~ngsstron~,der bei den spiiteren endgiiltigen
Messungen nie iiberschritten worden ist. Da auch die Blendenrerhiiltnissr anverandert blieben, scheint es ausgeschlossen,
dnI3 clie irn folgenden mitgeteilten Messungen durch stiirende
niagnetische Beeinflussung der Bahnen ganz langsamer Elektronrn verfiilscht sind.
Fig. 6 zeigt die Forni der Masinin fiir verschiedene Voltgeschwindigkeiten. Die Ausschliige des Paschenelektrometers
bei Kafigmessung sind als Funktion der Magnetisierungsstrijine
aufgetragen. An sich muBte man f u r Elektronen gleicher
Beschleunigung eine scharf definierte Zacke erw arten; die
Verbreiterung der Zacken wurde jedoch etwas groBer gemessen,
als den rein geometrischen Verhaltnissen entsprechen wurde.
Dies erklart sich dnraus, daS einzelne Elektronen an den
Rlendenrandern gestreut wurden und dabei Richtungsiinderung
oder Geschwindigkeitsverluste erlitten haben. Nach der Seite
der hoheren Geschwindigkeiten zeigen die Kurven steileren
Abfall, eine der fokussierenden Methode eigentumliclie Erscheinung, wie aus den Darstellungen bei E c k a r d t l) nacli
U70o s t er 2) hervorgeht. Gleichzeitig ist aus den dortigen Angaben ersichtlich, daB bei den in Abschnitt 2 beschriebeneii
Blendenoffnungen clas gesamte aufgewickelte Elektronenbundel
trotz der leichten Verbreiterung nach der Fokussierung nocli
in den Zahler gelangte. Da spater nur grijl3enordnungsmaBige
quantitative Angaben iiber Elektronen von 80 und mehr Volt
Geschwindigkeit gemaclit werden, eriibrigt sich eine besondere
Korrektion der Teilchenzahl hinsichtlich der kleinen Verbreiterung der Maxima nach unten. Die Geschwindigkeitsdefinition bei bestimmtem Magnetisierungsstrom ergibt sich aus
den geometrischen Verhaltnissen der MeBkamnier zu & 3 Proz,
1) A. E c k a r d t , Ann. d. I’hys. 6 . S. -113. 1913.
2) W.A. Jyooster, I’IOC. Roy. SOC. 111. S. 286. 192i.
Auslosung von Sekundarelekfronen uszu.
367
6. Ionisationskammer (Figg. 1 und 2)
Die Ionisationskammer I wurde durch einen Hartgummiring gegen den Deckel D isoliert und besaB eine Offnung von
2,5 mm Durchmesser mit eineni etwa SO mp dicken Zelluloidfenster. Sie hatte einen Innendurchmesser von 1,8 cm und
eine Lange von 6,8 cm, so daB die eindringenden Kanalstrahlen
bei einem Druck von 15 Dim Hg in der Kammer vollstandig
absorbiert wurden. Am Gehause lag eine Spannung von
- 70 Volt gegeu Erde. Die Elektrode R war durch Erdschutz
und Bernsteinisolierung vom Gehause getrennt und mit einem
Paschenelektrometer mit Lichtzeigerablesung verbunden. Der
MeBbereich konnte durch Zuschaltung einer Xapazitlt beliebig
geandert werden. Das Ballastvakuum R T', diente, wie auch
B V2 beim Spitzenzahler , Z U I ~ Ausgleich kleiner Druckschwankungen.
7. SpitaenzLhler (Figg. 1 u n d 2)
Der Geigersche Spitzenzahler 2 war durch einen MetnllHartgummiscliliff in die MeBkammer isoliert eingesetzt und
bei den Messungen mit Wasserstoff von SO mm Hg gefiillt,
wahrend an seiner Spitze eine negative Spannung von - 600
his - 700 Volt gegen Erde lag. Das GehBnse war iiber eineu
liohen Widerstand W von etwa 1O'O 12 mit Erde verbunclen.
Vor dem Widerstand war ein Dreirahrenverstirker mit elektromagnetischem Zahlwerk angeschlossen und gleichzeitig zur
Kontrolle ein Fadenelektrometer E zugeschaltet. Die Offnung
in der Stirnwand hatte einen Durchmesser von 1 mm und
war vou einem etwa 150-200 nip dicken Zelluloidhautchen
uberdeckt.
Der Zahler zeigte in 5-10 Minuten im Mittel nur ein
spontanes Teilchen. Seine Spitzenspannung konnte maximal
um 20 Volt variiert werden, ohne daB sich die geinessene
Teilchenzahl anderte. Dies waren unbedingt notwendige, aber
nicht ausreichende Bedingungen fur quantitatives Zahlen. Die
Frage der Okonomie des Zahlers wurde dadurch untersucht,
daS bei konstanter Sekundarelektronenintensiyat die Geschwindigkeit in dem Beschleunigungsfeld unmittelbar vor dem Zahler
im Bereich von 4,5 k V bis 11 kV variiert wurde.
G. Xchneider
368
Fig. T zeigt, dalj in dem untersuchten Hereich von 4,5 k V
bis 11 kV Heschleunigungsspannung die als Ordinate aufgetrngenc Teilchenznhl Z konstant hliel). A4uch i n Luft wurde,
750 --
70 1
0
0
O
e
0
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"
0
0
50 -
1
I
I
I
I
2
4
6
8
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I
\
72K/
Beobachtete Teilchenzahl bei verschiedener Beschleunigungsspannung
mil Wasserstoffullung des Spitzenzghlers
Fig. 7
I
I
I
I
I
I
2
Beobachtete Teilchenznhl bei verschiedener Beschleunigungsspannung
mit Luftfullung des SpitzenzSlhlers
Fig. 6
Auslosung von Xekundarelektronen usw.
369
wie aus Fig. 8 hervorgeht, dieselbe Teilchenzahl gemessen,
die ebenfalls in dem untersuchten Bereich konstant blieb.
8. Metallfolien
Die Herstellung der Metallfolien geschah nach dem von
G. P. T h o m p s o n I) beschriebenen Verfahren durch Aufdampfen
von Metall auf ein Zelluloseacetathautchen und Ablosen in
Aceton. Da der Ir’olientrager, mit dem die Metallhautchen
aufgefangen wurden, eine 6ffnung von 1 mm Durchmesser hatte,
die unmittelbar davor liegende Kanalstrahlenblende B, (Fig. 1)
dagegen nur eine solche von 0,3 mm Durchmesser besaB, war
eine SuslSsung von Sekundarelektronen an den Randern der
Folientragerbohrung nicht zu befurchten. Es gelang, Metallfolien von weniger als 10 mp Dicke freitragend herzustellen.
Gute Homogenitat, die fur die Messung von Bedeutung war,
konnte jedoch erst von 20mp ab erreicht werden. Die Dickenangaben stutzen sich auf Photometrierung der Folien irn durchgehenden Licht, wobei allerdings die nicht erwiesene Voraussetzung gemacht wurde , daB die bekannten optischen
Absorptionskoeffizienten auch fur extrein kleine Dicken gelten.
Fur die in dieser Arbeit mitgeteilten Messungen wurden
16 einwandfreie Folien von gewunschter Dicke aus insgesamt
43 Folien ausgewahlt. Die Folien wurden vor dem Einsetzen
in die MeBkammer genau auf Lochfreiheit gepruft,,
9. Vakuumverhaltnisse
Trotz eines Druckes von etwa 5 .
mm Hg im Kanalstrahlenrohr herrschte in der MeBkanimer ein Druck von nur
5 10+ mm Hg, der mit einem Mc. Leod gemessen werden konnte.
njber der Quecksilberstahlpumpe und im Elektronenbeschleunigungsfeld wurde mit flussiger Luft gekuhlt. Beweisencl fur
die Sauberkeit der Verhaltnisse war der Umstand, daB bei
Abblendung des geometrisch definierten Elektronenbundels durch
die Blende X (Fig. 1) oder bei Kommutierung des ablenkenden
Magnetfeldes keine Teilchen rnehr in den Zahler gelangten.
AuBerdem konnte infolge des einwandfreien Vakuums und reinster
Oberflachen der von H o r n b o s t e l a) ermshnte Storeffekt im
-
1 ) 0. P. T h o m p s o n , Proc. Roy. SOC. 1%. S. 362. 1929.
2) J. H o r n b o s t e l , Ann. d. Phys. [5] 6. S. 991. 1930.
Annalea der Physik. 5. Folge. 11.
24
370
G. Schneider
Beschleunigungsfeld bis zu einer Beschleunigungsspannung von
9000 Volt vermieden werden.
10. Gang der Meseungen
Der Gang der Messungen war folgender: Zunachst wurde
bei weggedrehter Metallfolie mit der Ionisationskammer durch
mehrere Elektrometerablesnngen die Primarintensitat der Kanalstrahlen festgestellt. Nachdem dann die Metallfolie in den
Strahlengang der Kanalstrahlen gebracht worden war, wurden
die senkrecht aus ihr austretenden Sekundarelektronen durch
Variation des Magnetisierungsstroms in das Beschleunigungsfeld
und damit in den Spitzenzahler abgelenkt. Das Zahlwerk
registrierte die Elektronenzahl, wahrend durch die Ionisationskammer die Konstanz der Kanalstrahlenintensitiit kontrolliert
wurde. Durch geeignete Reduktion wurden alle MeBergebnisse
fiir gleiche auftreffende Kanalstrahlenmenge umgerechnet.
Urn die Metallfolie zu entgasen, wurden die Kannlstrahlen
einige Zeit lang d u d sie hindurchgeschickt, ehe mit den
Messungen begonnen wurde. Die Durchstromungsmethode
arbeitete so gut, dai3 die Iianalstrahlenprimtintensitiat langer
als 4 Std. annahernd konstant gehalten werden konnte.
11. Ergebnisse
Der StoRvorgang, um den es sich bei der Auslijsung yon
Sekundarelektronen durch Korpuskularstrahlen handelt, kann
durch eine elementare, auf die Gesetze von Energie- und Impulserhaltung gegriindete Darstellung im wesentlichen erfaBt
werden. Eine solche stoflmechanische Darstellung verlangt
hinsichtlich der iibertragbaren Energien grundsatzliche Verschiedenheit zwischen der Sekundarelektronenauslosung durch
Wasserstoff kerne und der Sekundarelektronenauslosung durch
Elektronen. W&hrend namlich ein zentral stoBendes Elektron
in fJbereinstimmung mit dem Experiment l) an das Sekundarelektron seine volle Energie verlieren kann, da stoRendes und
gestoBenes Teilchen gleiche Masse besitzen, muB im Gegensatz
dazu erwartet werden, daB der schwere Wasserstoff kern auch
bei direktem StoB nur einen kleinen Bruchteil seiner Energie
1) O . K l e m p e r e r , Ann. d. Phys. [5] 3. 8.849. 1929. u. M. R e n n i n g e r , Ann. d. Phys. [5] 9. S. 295. 1931.
dusl6isung von Sekundarekktronen usw.
371
dem Elektron abgibt. Dieser Energiehetrag ist theoretisch
bestimmt durch die Gleichung Q = 2 M vO2,wobei M die Masse
des Elektrons und vo die Geschwindigkeit der Kanalstrahlen
bedeutet; er ist also etwa gleich dem 450. Teil der Kanalstrahlenenergie. Da er bei zentralem StoB iibertragen wird,
darf er nur von Elektronen mitgefuhrt werden, die in StoBrichtung weiterfliegen. Ware das Sekundarelektron um den
Winkel y von der StoBrichtung abgelenkt, so hatte es eine
Energie gleich der hochsten iibertragbaren Energie, multipliziert
mit dern Kosinusquadrat des Ablenkungswinkels y . Um die
Maximalenergie , die den Bereich der iibertragbaren Energien
abgrenzt, experimentell abschiitzen zu konnen, mufiten also die
senkrecht aus der Folie, d. h. in StoBrichtung der Kanalstrahlen
austretenden Sekundarelektronen auf ihre Geschwindigkeit
untersucht werden.l) Die MeBergehnisse seien hier mitgeteilt.
T a b e l l e 1 (zu Fig. 9)
T'abelle 2 (zu Fig. 10)
SekundarelektronenzahlZ
Sekundiirelektronenzahl Z aus A1
~-__
Au 23 kV
Volt__
geschw. 'Omp
- lOmy
65
3
38
8
200
72
.12
15
184 80
145 91
30
50
96
23 kV
~
60
80
100
120
50
10
_-
10
-
1s
25
83
17
44
10
10
3
R,5
-
3
8
13
15
20
30
60
so
100
120
140
53 kV
10mp
7
-
29
24
-
17
11
7
2
075
-
Fig. 9 und Tab. 1 zeigen die beobachtete Geschwindigkeitsverteilung der Sekundarelektronen fur Gold- und Aluminiumfolien bei gleicher Kanalstrahlenenergie, aber verschiedenen
1) WenuFuchtbauer iind B a e r w a l d fur die Sekundarelektronen,
die an der Vorderseite einer massiven Metallplatte austraten, eine hiichste
iiberhaupt vorkommende Energie von 27-30 Volt bzw. 22 Volt feststellten,
so liegt, wie achon in der Einleitung gesagt wurde, der Grund darin, daS
die austretenden Elektronen durch Streuung Geschwindigkeitsverluste
erlitten hatten.
24*
G. Schneider
372
Foliendidken. Fig. 10 und Tab. 2 zeigen die Geschwindigkeitsverteilung fur Aluminium beiverschiedenen Kanalstrahlenenergien
und verschiedenen Foliendicken. Die Abhangigkeit der Elek-
Z
A/ 23KY
ca8Omp
x
ca 3Ump
I
70 2U
4U
60
80
700
20
I
WYa/+
Geschwindigkeitsverteilung der Sekundarelektronen
a u s Gold- und Aluminiumfolien bei gleicher Kanalstrahlenprimlrenergie
Fig. 9
tronen-GeschwindigkeitsverteilungTon der Kanalstrahlenenergie
bei Gold ist aus Tab. 3 ersichtlich. Da diese Abhangigkeit
quditativ den bei Aluminium gemachten Beobachtungen ent-
Ausl.iisun,g vcm Sekudarelektronen usw.
31 3
spricht, wurde aus Griinden der fjbersichtlichkeit von einer
besonderen Kurvendarstellung abgesehen. Die Teilchenzahl 2,
die in den Figg. 9 und 10 als Ordinate aufgetragen ist, wurde
bei allen Kurven auf gleiche K-analstrahlenprimarintensitat
A1 ca Born$
o
x
Z3KV
53KV
Geschwindigkeitsverteilung der Sekundlirelektronen
am Aluminiumfolien bei verschiedenen Kanalstrahlenprimilrenergien
Fig. 10
(etwa 101O H-Teilchen) bezogen, so daB also die Zahlen in
Figg. 9 und 10 direkt miteinander verglichen werden konnen.
Die Messungen wurden jeweils an vier Folien von gleicher Dicke
G . Schneider
374
Tabelle 3
Geschwindigkeitsverteilung der Sekundarelektronen aus Goldfolien bei
verschiedeneu Kanalstrahlenprimarenergien. Sekundarelektronenzahl
aus Au
Voltgeschwindigkeit
23 kV
15
30
50
60
so
so
100
120
30 mp
91
96
83
44
10
3
53 kV
30 mp
______
21
36
59
65
40
12
c
(vgl. Kapitel 8) ausgefiihrt. Die in den Tabellen bzw. Kurven
mitgeteilten Zahlen sind die Mittelwerte dieser Messungen.
Ein genauer quantitativer Vergleich der MeBergebnisse
mit den stoBmechanischen Uberlegungen ist natiirlich nicht
zulassig, da er nur unter der Voraussetzung vollig freier und
ruhender Elektronen im Atom moglich wgre. Aus Fig. 9 und
10 bzw. Tab. 1, 2 und 3 geht jedoch deutlich hervor, daB die
beim KanalstrahlenstoB iibertragbaren Energien sich tatsachlich
in der theoretisch zu erwartenden GriiBenordnung bewegen, also
im gunstigsten, statistisch sehr seltenen Palle (vgl. Tab. 4)
weniger als 1/lo0 der Primarenergie betrageal)
Gleichzeitig zeigen die Versuche zum erstenmal in eindeutiger Weise, daB beim StoB von Wasserstofianalstrahlen
mit Voltgeschwindigkeiten zwischen 23 uiid 53 kV noch Energiebetrage von 100--200 Volt auf das gestoBene Elektron iibertragen werden kiinnen. Diese hiiclisten Energiebetrage sind
in l%ereinstimmung mit den Beobachtungen, die G e r t h s e n 2)
anlaBlich des Auftretens zweifach positiver Heliumkerne beim
Durchgang von Heliumkanalstrahlen durch Materie machte,
-1) Man kann annehmen , dai3 die schnellsten Sekundarelektronen,
die bei der 30 mp starken Aluminiumfolie beobachtet wurden, durch
Kanalstrahlen rnit voller Primiirenergie ausgelijst worden sind, da
B e c k e r (A. B e c k e r , Ann. d. Phys. [5] 2. S. 249. 1929) bei Messungen an
einer 40 mp starken Nickelfolie gefunden hat, daB Elektronen rnit weniger
als 100 Volt Geschwindigkeit ohne wesentliche Geschwindigkeitsverluste
durch die Folie hindurchgehen kijnnen.
2) Chr. G e r t h s e n , Phys. Ztschr. 31. S. 948. 1930.
Auslosung von Sekundarelektronen usw.
315
etwas groBer, als die elementare Darstellung des StoBprozesses
zu1aBt.
Das aus Figg. 9 und 10 bzw. den Tabb. 1 , 2 und 3 ersichtliche
Auftreten yon Elektronen mit den verschiedensten Geschwindigkeiten trotz definiertem Austrittswinkel ist in folgender Weise
zu deuten:
Da die Elektronen im Atom nicht als frei und ruhend
zu betrachten sind, werdeii nicht allein Sekundarelektronen mit
den theoretisch zu erwartenden Energien in StoBrichtung der
Kanalstrahlen, also senkrecht, aus der Folie austreten. Nimmt
man an, daB infolge der Bindung der Elektronen im Atom ein
Teil des Impulses auf das gesamte Atomsystem ubergehen kann,
so miissen auch Sekundarelektronen mit Energiebetragen ausgeliist werden, die groBer sind als der 450. Teil der Kanalstrahlenenergie.
Zu dieser im EinzelprozeB begrundeten Geschwindigkeitsverteilung kommen noch verschiedene andere Erscheinungen
hinzu, die das Auftreten langsamer Elektronen bedingen. Diese
Erscheinungen sind a) die Streuung und die Geschwindigkeitsverluste der Sekundarelektronen, b) die Richtungsanderung der
Kanalstrahlen und c) die Geschwindigkeitsverluste der Kanalstrahlen.
a) Es wird unter den senkrecht aus der Folie austretenden
Elektronen auch solche geben, die zwar mehrfach gestreut
wurden und doch die Folie zuf allig annahernd senkrecht verlassen. Bei Streuung an Elektronen werden sie Geschwindigkeitsverluste erlitten haben.
b) Ein Teil der Kanalstrahlen wird beim Durchgang durch
die Folie durch Streuung eine Richtungsanderung erfahren.
Infolgedessen wird es Sekundarelektronen geben, die zwar senkrecht aus der Folie austreten, aber nur einen Bruchteil der
maximal moglichen StoBenergie mit sich fiihren.
c) Die Kanalstrahlen erfahren beim Durchgang durch die
Folie Geschwindigkeitsverluste, so daB schon allein aus diesem
Grunde die Energie der senkrecht nustretenden Sekundarelektronen variieren muB. DaB die Geschwindigkeitsanderungen
einen merklichen EinfluB haben konnen, wurde durch einen besonderen Versuch gezeigt, bei dem die in einem Magnetfeld
homogenisierten Kanalstrahlen nach Durchgang durch eine
376
G . Schneider
30 mp starke Aluminiumfolie in einem zweiten Magnetfeld auf
ihre Geschwindigkeitsverteilung untersucht wurden.') Es zeigte
sich, daB der grogere Teil der Kanalstrahlen nach Verlassen der
Folie bei einer Primarenergie von 23-53 kV Geschwindigkeitsverluste von etwa 6-10 kV erlitten hatte; aber auch Iianalstrahlen rnit geringeren und hoheren Geschwindigkeitsverlusten
wurclen beobachtet.
Trotz der Verschleierung, die die StoBvorgange durch die
ebeu beschriebenen Erscheinungen erleiden, konnen aus den
charakteristischen Bnderungen der MeDkurven bei wechselnder
Foliendicke und wechselnder Kanalstrahlenenergie einige fiir das
Verstandnis des StoBvorgangs wichtige Schlusse gezogen werden.
Bus Fig. 9 wird sowohl fur Gold, wje fur Aluminium
deutlich, daB bei groBen Foliendicken von 80 mp. die Zahl der
langsamen Elektronen iiberwiegt , wiihrend bei den diinneren
30 mp. starken Folien der Schwerpunkt nach den schnelleren
Elektronen zu verschoben ist. Dies ist verstiindlich, wenn man
annimmt, daB in der diinnen Folie die Kanalstrahlen einen
geringeren Geschwindigkeitsverlust erleiden und daher die iibertragene Energie anwachst. AuBerdem tritt in der diinnen
Folie der EinfluB der Htreuung von Iianalstrahlen und Sekundarelektronen zuruck.
Vergleichen wir bei dicken Folien die Lage der Maxima,
so zeigt sich, daB offenbar bei Aluminium das Maximum bei
hoheren Geschwindigkeiten liegt, als bei Gold. Dies erlilirt
sich daraus, da6 die Kanalstrahlen in der Goldfolie starker
gestreut werden als in cler Aluminiumfolie. Bei diinnen Folien
ist eine solche -4bhangigkeit des Maximums von der Ordnungszahl vermutlich deshalb nicht zu erkennen, weil sich hier schon
leicht kleine Inhomogenitgten der Folien storend bemerkbar
machen. Waren namlich die Netallfolien nicht vollig homogen,
sondern von feinen dickeren Adern durchzogen, wie sie sich
leicht beim Auffangen auf dem Folienhalter bildeten, so lag
auch bei diinnen Folien das Maximum bei kleinen Geschwind igkeiten.
Wie die Xnderung der Kanalstrahlenenergie durch Geschwindigkeitsverluste in der Folie , so bedingt auch die Xn1) A. Eckardt, Ann. d. Phys. [5] 6. S. 401. 1930.
AusMsung von Sekundarelektronen usw.
37 7
derung der primaren Kanalstrahlenenergie eine Lnderung der
Kurvenform. Aus Fig. 10 geht hervor, da8 sich bei dicker und
diinner Folie die Maxima mit wachsender Primarenergie der
Kanalstrahlen annahernd im Verhaltnis der Voltgeschwindigkeiten
zu hoheren Sekundarelektronen-Energien verschieben. Die Zahl
der Sekundarelektronen mit hohen Geschwindigkeiten nimmt
auch hier wieder mit steigender Kanalstrahlenenergie zu, wahrend
die Zahl der langsamen Elektronen kleiner wird. Dies ist
stofitheoretisch so vorstellbar, dafi bei hoher Kanalstrahlenenergie weniger Kanalstrahlen gestreut uncl hahere Energien
auf die Sekundarelektronen iibertragen werden.
Tab. 4 gibt fur verschiedene Kanalstrahlenonergien an,
wieviel Wasserstoffatome auf eine 30 m p dicke Gold- und
Aluminiumfolie auftreffen muBten, damit an der Folienriickseite
ein Elektron von bestimmter hoher Geschwindigkeit annahernd
senkrecht in der Kanalstrahlenrichtung austrat.’)
Tabelle 4
Zahl der nuftreffenden H+-Atome bei einem austretenden Elektron
KS-Energie
Au 3 0 m p
A1 3 0 m p
1
--Ap.1
~
80 V
_.
100 V 120 V 80 V 100 V 1120 V Voltgeschw.
Fig. 9 zeigt., daB fur Gold vermutlich auf Grund der
grofieren Zahl von Elektronen im Goldatorn das Sekundarstrahlungsvermogen etwa viermal so grofi gemessen wurde,
wie das von Aluminium.
12. Methode zur Bestimmung der aus maeaiven Metallplatten
austretenden Sekundarelektronen
Es schien im Rahmen dieser Arbeit interessant, auch die
Zahl der Sekundarelektronen zu be&immen, die beim Aufprall
eines homogenen Kanalstrahlenbiindels aus einer massiven
Metallplatte austreten. Die in Kapitel 2 beschriebene MeBkammer war fur die Versuche in der aus Fig. 11 ersichtlichen
Weise umgebaut.
1) Wie schon in Kapitel 5 bemerkt wurde, gelten die in der
1)
Elektronengeschwindigkeitsbereieh
Tabelle mitgeteilten Zahlen fur einen Elektronengesehwindigkeitebereieh
Geschmindigkeit.
von rt 2 Proz. der angegebenen Gesehmindigkeit.
37s
G. Schneider
Die Kanalstrahlen durchsetzten zuerst die Aluminiumblende B, von 0,5 mm Durchniesser. Die an den Randern
dieser Blende ausgelosten Sekundarelektronen wurden durch
ein elektrisches Feld zwischen B, und B, nach B zuriickgebogen. B, selbst, sowie die Blende B, hatten hffnungen
Kana/s/P
II
L
MeBkammer
Fig. 11
b
von 2 bzw. 3 mm, so daB die Kanalstrahlen frei hindurchtreten konnten und eine Auslosung yon Sekundarelektronen
an diesen Blenden unmoglich war. Nach Durchsetzen der
Blenden gelangten die Iianalstrahlen in den als Faradaykgfig
ausgebildeten Auffanger A, der eine OEnung von 3 mm Durchmesser besa6. Er war an dem Schliff S durch Bernstein
isoliert angebracht und durch eine kleine Kupferdrahtfeder F
Auslosung zlon Sekundarelektronen usw.
379
und eine ebenfalls mit Bernstein isolierte Durchfiihruug mit
dem Paschenelektrometer E verbunden.
Es erschien zunachst von Wichtigkeit, festzustellen, oh
die an B, ausgelosten Sekundarelektronen die mit dem Elektrometer beobachtete Kanalstrahlenintensitat verfalschen konnten.
Zu diesem Zweck wurde die mit dem Faradaykafig beobachtete
positive Aufladung als Funktion der elektrischen Feldstkke
'zwischen B, und B, bestimmt. Fig. 12 gibt eine MeBkurve
wieder und zeigt, daS bei kleinen Feldern in der Tat die
positive Aufladung durch hinzukommende Sekundarelektronen
I
I
I
I
50
7QO
75Q
I
200 yo/'
-
Zunahme der beobachteten Kanalstrahlenintensitat durch Zuriickhalten
der an B, ausgelijsten Sekundarelektronen
Fig. 12
rermindert wurde. Erst bei Spannungen von mehr als 150 Volt
machte sich kein EinfluB der Elektronen auf die beobachtete
Ladung mehr bemerkbar.
Es war ferner Ton TTichtigkeit, Klarheit dariiber zu gewinnen, ob an der Vorderwand M des Ii'afigs Sekundarelektronen
in merkliclier Zahl durch diffuse Kanalstrahlen ausgelost
wurden, denn das Austreten solcher Elektronen miirde die
Kanalstrahlenintensitat zu groB erscheinen lassen. Man konnte
sich Ton dem Fehlen eines derartigen Storeffektes uberzeugen?
iiidem man nacheinander die Blende B, und die mit ihr rerbundene gesamte MeBkarnmer auf + 150 Volt, dann auf
- 150Volt gegen die Iiafigstirnwand M auflud, wobei das
Potential der Blende B, jeiveils urn 150 Volt tiefer als das
G. Schneider
380
der Umgebung war. Die Aufladung des K&figs wurde in
keiner Weise von der Feldrichtung beeinflufit. Diese Beobachtung zeigt auBerdem, daB in der MeBkammer bei sorgfaltiger
Kiihlung mit fliissiger Luft keine storende Ionisation durch
die Kanalstrahlen stattfand.
Nach Messung der Kanalstrahlenintensitat wurde der
Auffanger mittels des Schliffs S etwas zur Seite gedreht,
so daB jetzt die Kanalstrahlen auf die sorgfaltig polierte und
mit einer dicken Schicht des zu untersuchenden Metalls bedampfte Stirnwand &! trafen. Um okkludierte Gase aus dem
Metall zu entfernen, wurde die betreffende Stelle der Schicht
I
I
50
I
700
I
750
I
200 VO/f
>
Zunahme der beobachteten Sekundarelektronenintensittit bei positiver
Auflsdnng von Bg und MeBkammer
Fig. 13
jeweils vor Beginn der Messung 45 Minuten lang mit Kanalstrahlen beschossen. Langere BeschieBung bis zu 3 Stunden
hatte keinen EinfluB mehr auf die MeBresultate. Irgendwelche
sichtbaren Veranderungen der Metalloberflache infolge der
BeschieBung wurden nie beobachtet.
Aus Fig. 13 geht hervor, da8 bei positiver Aufladung
iler Blende B, und der MeBkammer eine Potentialdifferenz
von 80 Volt notig war, um samtliche an der Stirnwand M
ausgelosten Sekundiirelektronen Tom Auffinger wegzuziehen.
Es wurde also bei 150 Volt eine Aufladung beobachtet, die
sich aus der Intensitat der Kanalstrahlen und der durch den
Austritt der Sekundarelektronen bedingten positiven Aufladung
zusammensetzte. Die Reflexion von Kanalstrahlen an der
Auslosung von Sekundairebktronen usw.
38 1
Stirnwand M spielte dabei keine merkliche Rolle. denu bei
negativer Aufladung der Blende B,, wie sie zur Hessung der
austretenden Sekundarelektronen notig war, wurden die durch
reflektierte Kanalstrahlen an B, nusgelosten Sekundarelektronen
dort zuruckgehalten. Eine Korrektion beziiglich der reflektierten
Kanalstrahlen selbst eriibrigte sich, da 2/i, von ihnen nach
der Reflexion als neutral zu betrachten sind und die gesamte
Reflexion bei Gold nur etwa 10 Proz. der auftreffenden Intensitat
betragt.’) Auch eine wesentliche Beeinflussung der MeBresultate
durch neutrale auftreffende Kanalstrahlen war nicht zu befurchten, da bei den guten Vakuumverhaltnissen entsprechend
den Angaben von B a r t e l s 2) das Kanalstrahlenbundel nur
sehr wenig neutrale Teilchen enthielt. Die Richtigkeit dieser
Feststellung wurde dadnrch bestiitigt, daB ein unmittelbar
vor der MeBkammer angebrachter starker Hufeisenmagnet keine
Kanalstrahlen mehr auf die Metallplatte M auftreffen und
somit keine Sekundarelektronen dort in meBbarer Zahl austreten lie%.
13. Ergebnisse
Fig. 14 und Tab. 5 zeigen, dab aus einer dicken Aluminium-.
Kupfer-und Goldschicht annaherndgleichviel Sekundarelektronen,
Zahl der austretenden Sekundiirelektronen
bei einem auftreffenden H+-Atom
Fig. 14
1) Chr. G er th s e n , Ann. d. I’hys. S5. S. 881. 1928.
2) H. B a r t e l s , Ann. d. Phys. 6 S. 957. 1930.
382
G . Schneider
T a b e l l e 5 (zu Fig. 14)
Zahl der austretenden Sekundarelektronen bei einem auftreffenden
H+-Atom
niimlich rund 4 Sekundarelektronen, bei einem auftreffenden
Wasserstoffkern austraten. Im Gegensatz zu den Messungen
von Campbell') blieb dieser Wert in dem untersuchten Bereich zwischen 24 und 46 kV unabhangig von der Energie
der Kanalstrahlen. Ein Vergleich der vorliegenden Ergebnisse
mit den Messungen C a m p b e l l s ist jedoch deshalb nicht zulassig, weil man heute weiB, daB aus einem positiv aufgeladenen
Gliihdraht, wie ihn C a m p b e l l beniitzte, nicht nur Protonen,
sondern in iiberwiegender Zahl andere Ionenarten austreten.
Such die Untersuchungen von F i i c h t b a u e r q und Sax6n3)
unterscheiden sich von den hier angegebenen Versuchen, da
sie mit einem unaufgelosten Kanalstrahlenbiindel gemacht
worden waren. Bei der magnetischen Suflosung des Kanalstrahlenbiindels konnten nur H-Teilchen auf die Metallplatte
gelangen, so daB die Verschleierung der Metalleigentiimlichkeiten durch eine entstehende Verunreinigung ausgeschlossen war.
Zum SchluB sei noch erwahnt, daB durch Reflexion der
Kanalstrahlen die MeBergebnisse vollstandig entstellt werden
konnen, wenn zur Messung der Kanalstrahlenintensifat nicht,
wie im vorliegenden Fall, ein Kiifig verwendet wird. LieB
man namlich bei seitwarts gedrehtem Buff anger die Kanalstralilen auf die Stirnwand des Kafigs auftreffen und bestimmte
jetzt die Kanalstrahlenintensitat, wahrend die ausgelosten
Sekundarelektronen durch hohe negative Aufladung von B,
und MeBkammor zuriickgehalten wurden, so fand man zwar
1) N. C a m p b e l l , Phil. Mag. 29. S. 783. 1915.
2) Ch. F u c h t b a u e r , Phys. Ztschr. 7. S. 153. 1906.
3) Is. SaxBn, Ann. d. Phys. 38. S. 319. 1912.
AusGsung von Sekundarebktronen usw.
383
bei aufgedampftem Aluminium die richtigen Werte, bei aufgedampftem Gold aber Zahlen, die um etwa 35Proz. zu klein
waren. Dies erklkte sich daraus, daB entsprechend den Becbachtungen von G e r t h s e n l) an Gold im Vergleich zu Aluminium sehr
viele KanaIstrahIen reflektiert wurden und nun an der Blende B,
Sekundarelektronen auslosten, die durch das elektrische Feld
auf den Auffanger gezogen wurden. Wie erwartet werden
muBte, nahmen hier die gemessenen Zahlen und damit die
Reflexion der Kanalstrahlen mit zunehmender Kanalstrahlenenergie ab. Bei den Wasserstoffmolekiilen war die Reflexion
und die dadurch auf den Auffanger gelangende Sekundarelektronenzahl so gro8, dab statt einer positiven eine schwache
negative Aufladung beobachtet wurde.
14. Zusammenbssung
Es wurden die Sekundarelektronen nach Zahl und Geschwindigkeit untersucht, die beim Durchgang von Wasserstoffkanalstrahlen durch diinne Metallfolien aus Aluminium und
Gold anniihernd in Sto Brichtung der Kanalstrahlen, also senkrecht zur Folie, austraten.
Die Ergebnisse zeigen, daB ein groBer Teil der beobachteten
Sekundarelektronen die Geschwindigkeit besitzt, welche fur
den ZusammenstoB zwischen H-Teilchen und Elektron aus
den elementaren stoBmechanischen cberlegungen zu erwarten
ist. Die Grunde fur das Auftreten geringfiigiger Abweichungen
werden eingehend diskutiert.
SuBerdem wurde die Zahl der Sekundarelektronen bestimmt, die bei einem auftreffenden Wasserstoffatom aus einer
massiven Metallplatte austraten. Diese Zahl blieb in dem
untersuchten Bereich von 23-46 kV unabhangig von der
Energie der Kanalstrahlen und dem untersuchten Material.
Die vorliegende Arbeit wurde im Physikalischen Institut
deruniversitat Tubingen in der Zeit von April 1930 bis Mai 1931
ausgefuhrt.
1) Chr. G e r t h s e n , Ann. d. Phys. 86. S. 681. 1928.
384
G. Schrzeider. Auslasung von Sekundarelektronen usw.
Dem Direktor des Physikalischen Instituts, Hrn. Professor
Dr. G e i g e r , moehte ich an dieser Stelle fur sein f6rderndes
Interesse an meiner Arbeit herzlich danken. Zu ganz besonderem Dank bin ich Hrn. Privatdozent Dr. G e r t h s e n verpflichtet, der die Anregung zu dieser Arbeit gab und mir
seine wertvolle Hilfe jederzeit gerne zuteil werden lie&
Die vorliegenden Untersuchungen wurden im wesentlicheu
mit Apparaten ausgefuhrt, die Hrn. Professor Dr. G e i g e r yon
dem ElektrophysikausschuD der Notgemeinschaft der Deutschen
Wissenschaft zur Verfiigung gestellt worden waren.
(Eingegangen 17. Juli 1931)
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