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Die relative Ionisierung der Gase Luft Stickstoff Sauerstoff und Argon gemessen mit der Cu K-Linie.

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0. Gaertner. Die relative I o n i s i e r u i i g der Gase usw.
613
D i e relative Ionisierung d e r Gase Lzcft, Stdckstoff,
Sawerstoff zcnd Argon, gernessern rn6t d e r Cvc K a - L i n i e
Von O t t o G a e r t m e r
Von zwei hintereinander aufgestellten Druck-Ionisationskammern
ist die erste mit dem zu untersuchenden Gase, die zweite mit Argou
gefiillt. Gemessen wird die Ionisierung in beiden Kammern bei verschiedenen Drucken in der ersten Bammer. Das Verfahren ergibt die
Ionisierung relativ zu Argon bzw. Volt pro Ionenpaar, den Schwachungskoeffizienten, den wahren Absorptions- bzw. den Streustrahlungskoeffizienten, wenn dieser nicht zu klein gegeniiber dem MSK ist.
Auf den bisher genauesten Wert von 28,8 Volt fiir Argon bezogen ergeben sich: f u r
Luft 35,49 0,17 Stickstoff 39,31 i-0,20 Sauerstoff 32,95 i 0,22 Volt
+
I n h a l t s a n o r d n u n g : 1. Theorie der MeBmethode. - 2. Apparatur
und Versuchsbedingungen. - 3. Gang der Messungen. - 4. Messung
bzw. Berechnung der Konstanten. - 5. Messungen. - 6. Diskussion
der Messungen.
I n friiheren Untersuchungen iiber den gleichen Gegenstand l) wurde mit Strahlengemischen gearbeitet, weil nur diese
hinreichend Energie und Querschnitt fiir eine Energiemessung
niit der absoluten Thermosaule bieten. Der technischen Einfachheit halber sowie zur schnellen Gewinnung einer fjbersicht
wurde zunachst an skmtlichen in E’rage kommenden Gasen
(Stickstoff, Luft, Sauerstoff, Halogene, Edelgase, Methylhalogenide, Quecksilberdampf unveroffentlicht) die Ionisationsmessung
mit einer Strahlung von derselben Energie ausgefiihrt, wie sie
zur Absolutmessung mit der Thermosaule notig war (Blende
der Iiammer am Orte der Thermosiiule). Dieses Verfahren
versagt jedoch, sobald die gestreute Strahlung gegeniiber der
absorbierten Strahlung keine IiorrekturgroBe mehr ist und man
zur hinreichenden Sbsorption Drucke von einigen 1OAtm. braucht.
Denn einerseits gibt es uber die Streukoeffizienten viele
Theorien und wenige direkte hinreichend genaue Messungen,
andererseits betragen die Sattigungsspannungen unter den
I ) 0. G a e r t n e r , Ann. d. Phys.[5] 2. S.94. 1929; 2. S. 325.1 929;
10. S. 825. 1931.; [5] 11. 6. 648. 1931 (Druckfehlerberichtigung); Ztschr.
techn. Physik 11. S. 363. 1930 (Angaben zur Thermosiiule).
614
Annnlen dar Physilc. 5. Folge. Band 16. 1933
genannten Bedingungen einige 10 kV. Ihre Beherrschung bei
elektrostatischen Messungen ist zwar moglich. Es ware aber
unzweckmaBig, durch die hohe Feldstarke eine weitere Unsicherheit in die Messungen zu bringen. Die Ionisierung bei
hohen Drucken und Feldstarken stellt vielmehr ein Problem
fur sich dar, dessen Rearbeitung erst in den Anfangen steht.
Es ist schon unerwiinscht genug, wenn sich die Anwendung
hoherer Drucke bei kurzwelligen Rontgenstrahlen nicht umgehen 1aBt. Die moglicherweise vorhandenen Druckabhangigkeiten, etwa zwischen 1-100 Atm., sowie mehrere von anderen
Autoren beobachtete Effekte bleiben hier absichtlich unberiicksichtigt. Die vorliegende zweite Etappe in der Bearbeitung
des Problems besteht vielmehr nur darin, daB mit spektral
zerlegter Strahlung die Ionisierung der betreffenden Gase
relativ zu derjenigen in einem hinreichend hochatomigen Gas
gemessen wird. Nur fur dieses wird dann noch die absolute
Messung mit einem stark bzw. selektiv gefilterten Strahlengemisch durchgefuhrt. Man kann dann die Energie der spektral
zerlegten Strahlung so weit herabsetzen, wie dies mit Rucksicht auf die Isolation, die ungewollte und die Hohenstrahlung
zulassig ist. h r c h diese Herabsetzung lassen sich zwar die
Sattigungsspannungen in ertraglichen Grenzen halten. Nichtsdestoweniger nahm die Bearbeitung dieser Seite des Problems
die meiste Zeit in Anspruch. Von der raumbeanspruchenden
Darlegung der Vorversuche bzw. Sattigungsmessungen ist hier
abgesehen.
Fiir die Kupfer Ka-Strahlung betragt im Falle des Stickstoffes das Verhaltnis von Streu- und Absorptionskoeffizient 0,027.
Mit der zur Zeit erreichbaren MeBgenauigkeit ist es hier noch
nicht moglich, aus den Verhaltnissen der bei verschiedenen
Gasdrucken absorbierten Energien den wahren Absorptionskoeffizienten zu bestimmen. Fur die Silber Ka-Strahluiig betrrigt dieses Verhaltnis aber schon beirn Sauerstoff rund 0,5.
1. Theorie der Melmethode
Die Messung der Ionisierung relativ zu Argon bedarf
keiner weiteren Theorie. Man konnte auch mit einer einzigen
Eiammer auskommen, indem man dieselbe zuerst mit Argon
und dann mit. dem zu untersuchenden Gase fullt. Einige
naheliegende Uberlegungen ergeben jedoch, daB dieses Verfahren gegenuber dem hier angewandten mit zwei Kammern
im Nachteil ist. Bei letzterem kommt man mit einer einzigen
Edelgasfullung aus und erspart so das zeitraubende Auspumpen,
was wegen des Unterschiedes im Atomgewicht sehr griindlich
0. Gaertncr. Die relative Imisierung der Gase
USUI.
616
vorgenommen werden mu& E'erner kommt man bei genauereri
Messungen an einer jedesmaligen Kontrollmessung von Schwachungskoeffizienten der untersuchten Gase doch nicht vorbei,
wofiir man so wie so zwei Kammern notig hat. Die gesuchte
GroBe e g i b t sich aus folgender Formel:
In dieser Formel bedeuten:
V5 Volt pro Ionenpaar fiir das zu untersuchende Gas,
G, und C, Kapazitat der ersten und zweiten Kammer. (Die
erste dem Kristall zugewandt).
t, die Aufladezeit des Elektrometers der erster Kammer.
to die Aufladezeit des Elektrometers der zweiten Kammer, wenn die erste evakuiert.
t, die Aufladezeit des Elektrometers der zweiten Kammer, wenn die erste unter dem Drucke p steht.
Fl Volt pro Ionenpaar fur Argon.
F, Korrektur fiir Absorption der Strahlung beim fjbergang von der ersten zur zweiten Kammer (Absorption
im Celluloidfenster und Luftzwischenraum).
F , Korrektur fur im Argon nicht absorbierte Strahlung.
F , Korrektur fur in der ersten Kammer gestreute
Strahlung.
Die Spannung an den Elektrometern geht nicht in die
Formel ein, weil an beiden Kammern die Aufladezeit auf
gleiches Potential gemessen wurde. Die hierfur erforderliche
Abgleichung der Elektrometer ist zwar im allgemeinen verpont.
Sie lieB sich aber durch Verstellen der Schneiden muhelos
erreichen. Fur die Notierung und Auswertung der zahlreichen
Messungen bedeutete sie eine erhebliche Vereinfachung.
Etwas verwickelter gestaltet sich die Berechnung des
wahren Absorptionskoeffizienten aus dem Verhaltnis der bei
verschiedenen Gasdrucken absorbierten Energien. Es handelt
sich um die Rerechnung von p aus der Gleichung:
1
- e-PPld
21 =
is
1'- ,-aP.d'
I n der Formel bedeuten: i, Strom in der ersten Kammer
bei dem Druckep,, d die Lange der Kammer in Zentimetern, der
Index 2 bezieht sich selbstverstandlich nicht auf die zweite
Kammer, sondern auf die entsprechenden GriiBen bei einem
andereu Druck in der eraten Kammer.
driiznlen der Physil;.. 5. Folge. Raiid 16. 1933
616
Man koniirit mit der lieihenentwicklung von e auf eine
verhiiltnismaiBig einfache Losung, wenn man sie bei den1
dritten Gliede abbricht. Die obige Gleichung wird dann zu
einer in bezug auf p quadratischen Gleichung. Die fiir die
Anniiherung zulgssige Grenze fur den Exponenten sowie ein
MaB fur die erreichte Genauigkeit ergibt sich durch Bildung der
Differenz aus der Summe der funf ersten bzw. drei ersten Glieder.
Dieselbe ist im folgenden in Prozent der Summe bezeichnet.
Exponent
0,25
0,20
I
Differen?,
in O l O
0,021
0,0082
Es sei betont, (la13 0,021 nicht 2,1 sondern O,02lo/, betleutet. oberschreitet man tlen Wert 0,25 nicht, so liegt cler
(lurch die Ngherung bedingte Fehler weit auDerhalb cler ubrigen
MeBfehier. Nach einigen elementaren Zwischenreahnungen
ergibt sich aus obiger Formel folgentle Gleichung fur p,
i
wohei 4 = k gesetzt ist:
2,
2. Apparatur und Versuchsbedingungen
Zur Kenrixeichnung der Apparatur diirften die folgenden
Angaben geniigen:
Prlzisions-Dreheisenspannungsmesservon A b r a h a m s o n f u r die
Primarspannung des RSntgentransformators.
Milliamperemeter von H. & B., Spezialausf uhrung f u r Rhtgenzwecke.
10-Ohm-Instrument von S. & H. zur Eichung der Elektrometer.
Zylinderkondensator nach W u l f f (von L e y b o 1d), in der PTB.
geeicht, f u r die Kapazitatsmessung der Kammern bzw. Elektrometer.
2 Einfadenelektrometer mit Schneiden (nach W u l f f ) f u r die alessang der Ionenstrome.
2 Priizisions-Manovakuummeter von Schlffer & Ruddenberg.
Ausgewahlter Kalkspatkristall von Steeg 8 Reutter.
Eine technische GluhkathodenrGhre von C. H. F. Miiller.
Eine 8-Volt-Batterie (100 Amp. Std. bei 10 Amp.) f u r RShrcnheizung.
Die wirksame Lange der in beitlen Kammern rlurchstrahlten
Luftschicht betrug 20,O cm. Die tlem Kristall zugewandte
Kammer ist i n folgenden kurz mit I, (lie antlere mit 11 bezeichnet. Die Rohre war clirekt an tlen Hochspannungstransformator angeschlossen. Sie wurtle mit 17,5 mA und einer
Nnsimnlspannung von 19 k V hetrieben. Zur Koutrolle tler
0. Gaertner. Die relative Ionisieruiig der Gase usw. 617
spektralen Reinheit wurde cler MSK fur Aluminium gemessen.
Dieses enthielt nach Angabe des Herstellers 0,3 o/o Silizium,
welches wegen seiner Naclibarschaft zum Aluminium keiner
Berucksichtigung bedarf und 0,3 o/io Eisen. Die Durchlassigkeit
Ohne
von 76,O ,u Aluminium betrug (36,OO 4O,O62)O/,
Korrektur fur den Eisengehalt ergibt sich der MSK. zu 49,82.
Nach Anbringung der Korrektur betragt der MSK. 47,50.
A l l e n l) gibt irrtiimlicherweise. an, daB die Korrektur f u r
0,4°/0 Eisen bei lo/, liege. Auch muB es auf Seite 913 dieser
Arbeit in der Kolonne fur F e 295 statt 29,5 heiBen.
- ..
3. Gang der Messungen
Zu Beginn und am Ende jecler MeBreihe, welche etwa
eine Stunde dauerte, wurde die Isolation des Systems Elektrometer + Kammer gepruft, indem die Blende vor der Kammer
mit Blei verdeckt, die RGntgenrohre eingeschaltet war und die
Betriebsspannung an der Kammer lag. Das Elektrometer war
auf den halben Wert der maximalen Aufladespannung geladen.
Es lieB sich miihelos erreichen, daB die anzubringende Korrektur
unter O , l o l 0 lag. Ferner wurde der EinfluB des Ein- und
Ausstromens der Gase auf die Isolation anfangs gepriift, weil
sich hierbei je nach der Reinheit leitende Schichten auf den
Isolatoren niederschlagen konnen. Die Messungen wurden erst
eine Stunde nach dem Einschalten der Rohre begonnen,
d. h. nachdem eine stationare Temperatur in den Wicklungen
der Instrumente und Transformatoren erreicht war.
D a m wurde Kammer I ausgepumpt und die Ionisierung
in I I gemessen (to),I mit dem zu untersuchenden Gas gefiillt
und bei verschiedenen Drncken in I und I I moglichst gleichzeitig die Ionisierung gemessen (t, und tJ, dann I wieder ausgepumpt, wahrenddessen die Elektrometerempfindlichkeit gepruft usw. Geregelt wurde nur die Rohrenspannung. Soweit
eine Abnahme des Rohrenstromes infolge Abnehmens der
Batteriespannung vorhanden war, erfolgte sie gleichmaBig mit
der Zeit, weshalb der Rohrenstrom nicht geregelt wurde.
Durch die beschriebene Reihenfolge der Messungen wird der
EinfluB dieser Abnahme auf die Ergebnisse stark verringert.
Zur Veranschaulichung des Gesagten diene die folgende
Tabelle. Es handelt sich um die Messungen an StickstofP),
Reihe vom 22. 9.
1) S. J. M. A l l e n , Physic. Rev. 26. S. 907. 1926.
2) Man vergleiche die Bemerkung am Schlusse von 6 iiber eine
nach AbschlnB der Arbeit festgestellte Verunreinigung des Stickstoffes
durch 1,2 Volum-Prozent Argon.
Annalen der Physik. 5 . Folge. 1G.
40
Annalert der Physik. 5. Folge. Band 16. 1933
131'5
BeisDiel f ur den Gang der Einxelmessungen
Zahlen der ersten Reihe D k k in g/cm2 absglut in 1
1,500
0,000
to
$1
~
~
~
~
48,O
18,2
183
18,l
18,6
18,O +48,4
17,s
-> 17,4
17,7
17,6
17.1
17,6
li,6
17,7
17,s
l8,O
17,5
17,1
17,5
17,s
17,6
17,4
17,s
17,7
17,8
24,4
24,6
49,2 25,O
48,O 24,5
4 7 4 24,l
48,6 24,3
4 7 4 24,6
48,6 24,9
49,4 25,3
_-
-
-
-
__
2,360
1,750
t,
t2
33,2
+43,6
43,8
42,8
42,6
43,s
44,6
43,3
42,6
-
-
4 t2
-
f,
~
~
26,7
26,7
35,3
25,7
26,3
25,8
26,6
26,7
36,3
-
3s,4
t39,O
38,s
39,O
37,s
38,6
39,4
38,2
39,O
27,3
27,s
27,B
28,O
27,5
28,4
28,2
27,3
27,7
-
__
-
I
--
35,2
t35,4
36,O
34,8
35,6
35,O
35,6
35,s
352
'
--
29,2
2974 4
29,7
28,s
29,2
28,?
28,s
293
29,o
-
_-
Durch die Liicken zwisehen den Reihen und die Pfeile durfte die
Reihenfolge der Einzelmessungen wohl genugend angedeutet sein. Von
jedem Gas wurden 4 derartige Folgen von Messungen durchgefuhrt.
4. Messung bzw. Berechnung der Konstanten
Es handelt sich uni die Konstanten der in 1) fur V L angegebenen Gleichung.
K'apazittxtr Sie wurcle durch Ladungsteilung nach der
von TTulff angegebenen Abantlerung eimittelt. lni folgenden
sind die Mittelwerte aus je funf Einzelmessungen angegeben,
melche sowohl zu verachiedenen Zeiten, wie auch von verschiedenen Anfangsstellungen des Kondensators aus gemessen
wurden. Die Kapazitat ist in Einheiten der Teilung des
Zylinderkondensators angegeben. Den Angaben der PTR. zufolge war innerhalb der MeBfehler von 0,5
F keine
Abweichung von der Proportionalitiit der Skala feststellbar.
Fur die Gleichung ist nur das Verhiiltnis der Kapazitiiten
erforderlich; der Absolutwert ergibt sich durch Multiplikation
der angegehenen Zahlen niit 2,95 in 10-12F. Urn :tuch die
Ionenstrome in Ampere zu erhalten, sei angegeben, dal! die
unten gegebenen Aufladezeiten der Elelitrorneter f ur eine
Spannung von 2,82 Volt gelten.
C, 7,574 7,459 7,547 7,592 7,564 7,579
Mittol 7,555
C, 6,026 6,027 6,061 6,019 5,969 6,015
Mittel 6,020.
Absorption i n de.rb Fenstern und Luftxwischenraurn: Im
Falle der Kupfer Ku-Strahlung betragt diese Absorption rund
50°/,, weshalb man dieser 8J essung eine gr6Bere Aufmerksamlreit
-
0. Gaertner. Die relative Ionisicruxg der Gase usw. 619
schenken mug. Zwar scheint es naheliegencl, das hier verwendete, 0,30 ruin starke Celluloid dureh solclies von geringerer
Wandstsrke zu ersetzen. Man rnd3 jedoch einen Kompromi6
mit zwei anderen Bedingupgen schlieBen. Dunnes Material
wiilbt sich bei Unter- und Uherclruck in eineni mit der Dauer
der Beanspruchung zunehrnenden Mafie, wodurch die Starke
in unliontrollierbarer Weise verandert wird. Zur Verringerung
dieser Deformation kann man andererseits clie Breite des
Fensters nicht auf die annahernde Rreite des Strahleubiindels
beschranlien. Denn dieses mul3te nach Verlassen des Kristalles
nacheinander einen Spalt und 4 Fenster in bis auf 0,l mm
vorgeschriebener Weise passieren.
F u r die Justierung der scliweren Druckkammern zusanimen
mit den Elektrometern bedeutet es aber eine wesentliche Vereinfachung, wenn durch die Breite der Fenster noch ein gewisser Spielraum fur die Lage des Bundels zulassig ist. Die
Absorption wurde auf zwei Wegen gemessen. Erstens in der
iiblichen U'eise dadurch, dal3 eine doppelte Schicht des Zelluloids abwechselnd in den Strahlengang gebracht und die Ionisierung in IL gemessen murde. Als Mittel aus 26 Messungen
ergab sich der Faktor F , zu 1,876. Hierzu kommt noch die
Luftabsorption einer Schicht von 3,5 cm Dicke, wodurch
F , = 1.955 wird.
Die zweite Methode ist in einer Hinsicht noch genauer,
weil sie die Absorption an genau der Stelle des Fenstermaterials
ergibt, a n welcher auch bei der Messung das Riindel hindurchgeht. Da namlich beide Kammern I und 21 gleiche Lange haben,
mu6 bei gleicher Gasfullung derselben die Ionisierung in beiden
unter Berucksichtigung der Fenster- bzw. Luftabsorption
gleich sein. 1st also die Luftabsorption bekannt, so kann man
aus der gleichzeitig gemessenen Ionisierung in I und I I die
Fensterabsorption berechnen. Auf diesem Wege ergab sich
als Mittel aus 82 Einzelmessungen F, = 1,950.
Vom Argon durchgelassene Strahlung : TTegen der starken
Abhangigkeit des Absorptionskoeffizienten von der Ordnungszahl ist es gerade beini Argon unzuliissig, einen in der Literatur angegebenen Wert fur genauere Messungen zu benutzen.
Denn bis zu dem in Frage komrnenden Reinheitsgrad ist
Argon in groneren Mengen keine Handelsware von konstanter
Zusammensetzung beziiglich der schwereren Edelgase. Das
hier benutzte Gas enthielt nach Angabe der Hersteller 1 Ol0
Stickstoff. Der Schwiichungskoeffizient wurde gemessen, indem
I zuerst evakniert und dann mit Argon unter den Drucken
142,152 und 245mm gefullt wurde. F u r den Xassenschwachungs40 *
Annalen aer Physik. 5 . Folge. Band 16. 1933
620
koeffizienten ergab sich 119,8, 120,1, 119,2. Daraus berechnet
sich fur die 20 cm lange Kammer mit einer Fullung von
407 mm Argon F, = 1,118.
I n Karnnzer I gestreute S'trahtung : Die pro Volumeneleinent
gestreute Strahlung verhalt sich zu der pro Volumeueleinent
absorbierten Strahlung wie der Streukoeffizient zum Absorptionskoeffizient. I n Anbetracht der geringen Korrektur kann man
ohne weiteres den klassisclien Wert 0,2 fur den Massenstreukoeffizienten einsetzen. Daraus ergibt sich der Faktor F, fur
Stickstoff 1,027, Luft 1,021, Sauerstoff 1,017. Von der gestreuten
wieder in der Kanimer absorbiert,
Strahlung wird etwa 1
ein zu vernachlassigender Betrag.
5. Messungen
Die rorhergegangenen Angaben eriibrigen hier weitere
Ausfuhrungen zu dem Zahlenmaterial. Nur die Unterschiede
in dem Werte von f o bediirfen noch der Erklkrung. Da die
Mittelwerte fiir die Aufladezeiten der Elektrometer in Sekunden, aus
je 9 Einzelmessungen nach Beispiel unter 3). Fettgedruckte Zahlen hedeuten Gasdruck in Kammer I in kg/cm2 absolut. Erste Kolonne Datum.
Die Buchstaben t beziehen sich auf alle drei Gase
Luft
66,20 97,02 70,OO 87,11 74,29
63,49 91,74 66,75 S3,14 70,59
36,49 54,22 39,12 49,OO 41,28
14.
18.
17.
29.
9.
9.
9.
9.
46,58
44,43
25,'iO
21,20
128,8
120,6
69,96
56,lC
21.
22.
23.
29.
9.
9.
9.
9.
1S,96
17,76
17,66
21,32
51,33 26,3S 45,30 28,Ol
48,33 24,53 43,24 263,23
48,92 24,5S 42,lO 26,70
56,90 30,20 50,22 31,83
16.
16.
17.
29.
9.
9.
9.
9.
24,40
27,57
26,75
21,OO
58,OO
66,44
H2,55
48,97
61,90 109,4
59,63 104,3
34,77 61,11
28,77 48,53
30,23 43,25 1 31,67 39,2:1 33,93
40,36
38,70
37,90
45,13
29,59
37,77
26,93
33,?5
33,87 48,CO 36,40 42,76
37,57 56,66 39,68 48,26
36,47 52,71 39,23 46,64
29,52 40,W 31,27 3(i,33
38,74
43,ll
42,51
33,63
37,13 31,31
36,40 29,14
34,SO %,37
41,33 , 39,20
38,87
43,913
42,16
j 32,33
42,26
47,634
46,51
35,93
1) Man vergleiche die Bemerkung am Schlusse von 6 iiber eine
nach AhschluB der Arbeit festgestellte Verunreinigung des Stickstoffes
durch 1,2 Volum-Prozent Argon.
0. Gaertner. Die relative Ionisierung der Gase uszu. 621
Rohre stets gleich belastet wurde, mU6ten diese Werte innerhalb der MeBfehler ubereinstimmen. Die vorhandenen Unterschiede sind lediglich durch die Justierung der Rohre bedingt.
Bei den Messungen stand die Apparatur fest und die Rohre
wird relativ zum Spalt bewegt, bis das Maximum der Intensitat erreicht ist. I m Verlaufe der Messungen stellte sich
jedoch heraus, daB das anscheinend gefundene Maximum noch
nicht erreicht war. Diese Stellung ergab sich mehr durch
Zufall, weil die vorsichtige Einspannung der Rohre in Filz
und der Zug der wenig nachgiebigen Druckschlauche fur das
Kuhlwasser eine Fixierung bis auf Bruchteile eines Millimeters
erschwerten.
E s sei betont, daB es sich hier uni MeBreihen handelt,
die ohne jede Storung verliefen, abgesehen von den kurzzeitigen Schwankungen der Netzspannung. Auch ist kein
einziger MeBwert ausgelassen.
6. Diskussion der Messungen
-&us den unter 5 ) angegebenen Zahlen ergeben sicli nach
der unter 1) angegebenen Formel fur V , folgende Werte f u r
Volt pro Ionenpaar, wobei der zur Zeit genaueste Wert von
28,8 Volt fur Argon eingesetzt w i d :
Ergebnisse der Messungen in Volt pro Ionenpaar. Erste Kolonne Datum
Luft
~
~
14.
15.
17.
29.
9.
9.
9.
9.
34,05
35,26
36,19
35,53
35,51
35,93
35,86
34,86
35,51
35,21
36,94
34,83
35,56
35,34
35,99
35,37
39,22
40,28
37,85
38,92
39,62
Stickstoff
21. 9.
32. 9.
23. 9.
29. 9.
38,51
39,99
40,23
16.
16.
17.
29.
33,71
32,58
31,66
34,16
39,06
39,60
40,33
Y8,23
39,87
39,91
38,L3
39,18
Sauerstoff
9.
9.
9.
9.
33,41
Y1,87
31,84
32,37
32,93
32,05
32,83
32,96
34,16
34,13
33,99
32,48
Abaesehen von der letzten Kolonne bei dem Sauerstoff
zeigen die Werte keine die MeRfehler ubersteigende systematische Abweichung gegeneinander, sowohl von Kolonne zu
Kolonne wie von Zeile zu Zeile. Der mittlere Fehler wurde
c,
622
Annulen der Physik. 5 . Folge. Band 16. 1933
daher nur aus den 16 als gleichwertigl) angenommenen Mittelwerten und nicht aus den urspriinglichen 144 Einzelmesaungen
berechnet. Dies ware sehr umstandlich gewesen, weil sich
jeder Voltwert aus drei voneinander unabhangigen Zeitmesmessungen ergibt. So ergeben sich folgende R e r t e , wobei die
ersten Messungen aus dem J a h r e 1929 zum Vergleich darunter
gesetzt sind, ebenfalls auf 28,s Volt fiir Argon umgerechnet
(damals war 29,6 Volt angegeben).
1932
1929
I
inLuft
Volt
:35,49 & 0,17
35,8
3,l
~
1
~
Stickstoff
in Volt
Sauerstoff
in Volt
39,31 rt 0,20
40,l f 3,s
32,95 rt 0,22
33,s & 2,9
Die vorliegende nbereinstimmung diirfte mehr ein Spiel
des Zufalles sein. Eine Neubestimmung des Voltwertes f u r
h g o n ware zwar erwiinscht gewesen. Gerade bei diesem Gas
sind aber die durch unzureichende Sattigung, Streuung und
unvollstiindige Absorption bedingten Fehler am kleinsten.
Augenblicklich hiitte man f u r diese Messung das bereits neu
justierte System von Rohre, Spektrometer und zwei Druckkammern abmontieren miissen.
Die oben angegebene Genauigkeit der Relativmessungen
stellt noch nicht die durch die Methode bedingte Greiize dar,
eine Steigerung uni zwei Dezimalen ist noch erreichbar. Diese
hohere Genauigkeit eroffnet auch neue Perspektiven. Denn
die bisher vernachliiissigten Abhangigkeiten des Voltwertes von
Druck, Temperatur, Wellenlange sowie der EinfluB von Fremdgasen ist dann quantitativ meBbar. Hieraus ergeben sich
dann unter anderem Aufschliisse uber den Molekulbau bei
hoheren Drucken, ein Gebiet, das der Erforschung mit Kathodenstrahlen hedeutend schwerer zuganglich ist.
Zur Steigerung der Genauigkeit bieten sicli nocli folgende
zwei Mittel. Erstens die Speisung des Rontgentransformators
von einem mit Batteriestrom betriebenen Umformer bzw. Aggregat, statt wie bisher aus dem Lichtnetz. I)aD gelegentlich
schon eine Genauigkeit bis auf 0,01 Volt erreicht wurde,
zeigen die Messungen der ersten Reihe unter Luft. Diese
drei Werte stimmen auch bis auf 0,l Volt mit dem Mittelwert
iiberein. Eine zweite Verbesserung ist durch Fadenelektro1) Streng genommen steigt das Gewicht der Ergebnisse von
1)
Kolonne zu Kolonne etwa im Verhilltnis 1 : 1,2, wovon zur Vermeidung
von Weitlaufigkeiten abgesehen wurde.
0. Gaertner. Die relative Ionisierurig der Gase usw.
623
meter mit einer bei hohen Empfindlichkeiten hinreichend proportionalen Skala zu erreichen. Die Massenschwachungskoeffizienten, welche sich nebenbei aus den Messungen ergeben, sind imofern weniger von Interesse, als fiir 1,54 HE
eine Anzahl von Beobachtungen vorliegt, denen man nichts
hinzufiigen ltann. Ihre Berechnung aus den verschiedensten
Kombinationey! der Messungen gestattet dagegen eine Kontrolle
der inneren Ubereinstimmung sowie der Reinheit der Gase.
Bei dieser Kontrolle ergab sich, daI3 der benutzte Stickstoff
1,2 Volum-Prozent Argon enthielt, welches beim AnschluB
eines Reduzierventiles anscheinend in die kleine Stahlflasche
von 1 Liter Wasserinhalt zuruckdiffundiert ist. Der Stickstoff
war ebenso wie der Sauerstoff mit besonders hohem Reingehalt
von Hollriegelskreuth bezogen worden. Der Voltwert fur
Stickstoff wird jedoch durch das beigemengte Argon nicht in
demselben MaBe verandert wie der Schwachungskoeffizient.
MaBgebend ist bier die Verteilung der primiir erzeugten Photoelektronen auf die Ionisierung von Argon und Stickstoff.
Legt man f u r die erste Naherung das L e n a r d s c h e Absorptionsgesetz zugrunde, so erhoht sich der M'ert fiir Stickstoff
von 39,31 auf 39,50 Volt.
Die unter 5) angegebenen Messungen bei vier verschiedenen
Drucken lassen 10 Kombinationen zur Berechnung der
Schwiichungskoeffizienten zu. Ausgewertet wurden nur diejenigen, welche einem Druckunterschied von mindestens
0,75 kg/cm2 abs. entsprachen. Bei kleineren Unterschieden
gehen die MeBfehler zu stark in das Resultat ein.
Die Messungen von A l l i s o n sind mit der LOI-Linie des
Wolframs a?sgefiihrt. Si? sind unter Annahme des Exponenten 3
von 1,473 A E auf 1,54 AE umgerechnet. Der MSK. f u r Aluminium wird durch 0,30°/, Eisen von 47,50 auf 49,82 erhoht,
welche Angabe zur Orientierung diene. Eine Trennung der
beiden u-Komponenten wurde hier noch nicht vorgenommen.
Sie wird erst bei hoherer MeBgenauigkeit der MSK. von BeMassenschwachungskoeffizienten, aus verschiedenen Kombinationen der
Messungen berechnet. Erste Zeile Verhaltnis der Gasdrucke in I,
zweite Zeile Mittelwert aus je 36 Einzelmessungen
0,000/1,260
9,80
0,000/1,500
9,71
0,000/1,000
12,o
0,000/1,250
11,5
Luft
0,000/1,750
9,66
Sauerstoff
0,000/1,600
11,4
0,000/2,000
9,63
1,250/2,000
9,42
0,000/1,750
11,6
1,000/1,760
11,o
Annalerz der Physik. 5. Folge. Band 16. 1933
624
Messungen andrer Beobachter
Beobachter
Allen
JSnsson
Crowther
Colvert
Allison
Spencer
Crowther
1
- ~.
1
._
I
}I)
I
J
Verfasser
Luft
I
9,40
9,47
9,54
9.44
9,64
Argon
-
-
I
733
__
-
-
-
__
11,l
__
-
11,li
11,l
114,O
96
113
112,s
119,li
Aluminium
48,6 (Korrektur unklar)
51,2
-
50,7 (mit 0,45",', Fe)
50,3 (keine Angabe)
47,50 (korrigiert f iir
Fe- Gehalt
deutung. A l l e n 2, weist in einem kurzen Sitzungsbericht auf
neuere von ihrn ausgefiihrte Messungen an leichtatomigen Elementen hin, wobei eine liohere Genauigkeit sowohl der Messungen als auch der chemischen Analysen erreicht wurde.
Die ausfiihrliche Verijffentlichung steht noch aus.
Die Gesellschaft fu r Lindes Eismaschinen stellte wiecler
in dankenswerter Weise die erforderliche Menge Argon zur
V erfiigun g.
1) S. J. M. B l l e n , Phys. Rev. 28. S. 907. 1926; E. J G n s s o n , Dissertation Upsala 1928; I. A. C r o w t h e r , Phil. Mag. 10. S. 329. 1930;
W. W. C o l v e r t , Phys. Rev. 36. S. 1619. 1930; S. K. A l l i s o n u. V. I.
A n d r e w , Phys. Rev. 38. S. 441. 1931; R. G. S p e n c e r , Phys.Rev.38.
S. 1932. 1931; J. A. C r o w t h e r , Phil. Mag. 13. S. 505. 1932.
3) S. J. M. A l l e n , Phys. Rev. 37. S. 45G. 1931.
Ron n , Rijntgenforschungsinstitut.
(Eingegangen 18. Dezember 1933)
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