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Diskrete Energieverluste mittelschneller Elektronen beim Durchgang durch dnne Folien.

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ANNALEN DER PHYSIK
6. F O L G E
B A N D 2,
rc
H E F T 3-4
*
1948
Diskrete Energieverluste mittelschneller Elektronen beim
Durchgang durch diinne Folien')
I'on G e r h a r d R 'N t h P rn a n n
(Der Fakultat f i u Saturwissensclmftenund Erganzungsfiicher der Technischen Hochschule
Danzig eingereichte Dissertation, 1. Tea)
( W t 20 Abbildungcn)
Inhaltsubersicht
Mit dcr verscharften magnetischen Halbkreismethode hohen Auflosungsvermogens wurden die Energieverluste von 2 bis 8 ekVolt-Elektronen nach dem
Durchgang durch sehr diinne Folien (100-500 AE Dicke) von Kollodium, AI,O,,
Be, A1 und Ag untersucht. Es ergab sich:
1. I n den Geschwindigkeitsspekren fandcn sich fur jede Folienart eines oder
mehrere ausgepragte Intensitiitsmaxima, entsprechend einem oder mehreren
besondcrs wahrscheinlichcn Energieverlusten. Wenn zwei oder mehrere Maxima
auftraten, so waren die zugehorigen Energieverluste ganze Vielfache des ersten
besonders wa hrscheinlichen Verlustes. Diese diskreten Energieverluste betrugen
bei: Kollodium 21,4, bei Also, 22,3, bei Be 15,0, bei A1 14,7 und bei Ag 22,6 eVolt,
sie waren unabhangig von der Primarenergie. Die ihnen entsprechenden Intensitatsmaxima der Geschwindigkeitsspektren waren h i Kollodium, Ag und A1,OS verhiiltnismHBig breit, bei Be und vor allem jedoch bei Al sehr schmal und scharf.
2. Bei Zunahme der Schichtdicke nahm dcr mittlere Encrgieverlust der
Elektronen durch Erhohung dcr Zahl der unelastischen ZusammenstoBe zu.
Entsprechend stieg in den Spcktren die Elektronenzahl bei den Mchrfachen des
dislaeten Verlustes relativ zu der beini Einfachen des diskreten Verlustes an.
Mit steigendcr Primarenergic nahm die rnittlere Energieabgabe der Elektronen
durch eine Verringerung der Zahl dcr unelasbischen ZusammenstoBe ab.
Es wurden Geschwindigkeitsspektren von solchcn Elektronen aufgtnommen,
die in der Folie Richtungsanderungen von 0 bis 4" erlitten hatten. Mit zunehmendem Streuwinkel stiegen die inittleren Energieverluste an bei gleichzeitiger Abnahme der Intensitat.
A. Aufgabenstcllung und Einleitung
Die Geschwindigkeitsverluste von Elektronen beim Durchgang durch Materie
sind in zahlreichen fruhcren Arbeiten untcrsucht worden. Ncben gasformigen
Streuzentren hat man auch hiiufig dunne Folicn als streuende Materie benutzt.
Nachdem durch die Versuche von P. L e n a r d 2 ) das Gebict erschlosscn worden war,
1) Ein kuner Auszug mit rorliiufigen Mekrgcbnimsen erschien als ,,Kune Originalmitteilung" in den ,,Naturwissenschaften" '29, 648 (1'341).
*) P. Lenartl, ,4nn. Physik 56, 256 (1895).
Ann. Physik.
(;.
Folgc, U d . 2
8a
114
Annalen der Physik. 6. Folge. Band 2. 1918
hat E. L c i t h a u s e r 3 ) als erst.er Encrgieverluste festgestcllt. Spiitcr h a h i unter
anderen im Bereich klcinerer Gcschwiiidigkeiten (1-12 ekVolt) A. Becker4)
und 0. Kleniperer6), Iwi initt,lereii Geschwiiidigkciteii (25-125 ekl’olt)
R. W h i d d i n g t o i i a ) , 13. Af. T e r r i l P ) , R. B a g i n s k i * ) , A. Beckerg) uiid
K. Gentner’o) und bei schnellen P-Strahleii (130-1 100 ckVolr) W.Wilson11),
0. v. B a e y e r l ? ) und P. Whit,e und G. Millingtoii13) die Geschwiiidigkeitsverluste bciiii Durchgang durch diinne Folien gcmessen. Bei all diesen Experiiiienten komint die Geschwindigkeiteanderung der Teilchen durch vielfache St.rcuung zustande. Meist wird der haufigst.e Energieverlust gemessen, der sich durch
das statistische Zusainnienwirken vieler Element,arprozesse, die mi t eiiieni Energieverlust verbuiiden sind, ergibt. E r wird mit einiger Annahcrung beschrieben
durch die T h o n i s o n - W h i d d i n g t o n s c h e Forinel: UZ- [I; = b * d , wobei [lo die
Priniarenergie (eVolt) und U,, die haufigste Energie nach den1 Durchgang durch
die Folie bcdeutcn, d ist die Xchicht.dicke und b ist eine charakt.eristischt!
Matcrialkonstante. Bei verschiedenen Mattrialien \.crhalteii sich diese Koiistaiiten annlhernd proportional der Dichte.
Bedeut.end seltcner sind EnergieverlustirirPsiii~peii,die das Ergebiiis cinfaclicr
Streuvorgangezuisolieren suchen. Sobahen R. ~ V h i i l d i i i g t o n ~E.
~ )Rudberg15)
,
und L. J. H a w o r t h 16) Geschwiiidigkeitsspektrcii roil langsamen Elektronen (bis
zu wenigen 100 eVolt) aufgenommen, die an Metallen uiid Metalloxyden uiitcr
einein Winkel voii 90” reflektiert worden waren. I n den Spekt,rcn fandeii sir11
bevorzugte Energieverluste, die fur dns Material charakteristisch waren. Sie
waren indessen nicht uiiahhangig yon der Primarenergie.
I n verschiedeneni Zusainmenhang iiitercssieren jedoch brsonders die Energieverluste, die schnellerc Elektroneii erleiden ; dabei vor allcm dicjenigen, die b t i
Streuprozesseii mit kleinrn RichtuiigEanderuiipell - die w i t a u s iiberwiegcn eintreten. Verschicdentlich nwrde verniutet, darj solrhc Geschwindigkeitsanderungen bei Elektronenbeuguiigsuntersuchuiig~i~- $1. v. Laue”) -, bei
Elektroneninterferenz- uiid Elektroneniiiikroskopnntersuchungel~- B. v. T3 o r r i e s
und E. Ruska18) - eiiie inerkliche Rolle spielcn.
Zur genaueren Keniitnis diescr Erschcinungen ist es erwiinscht, die Fcinst,rukturdicscr Geschwindipkeitsverlustc kennenzulcrnen, also in deli1 Geschwindigkeitsspektrum den Bereich zwischcii dem maximal vertreteneii Energicverlust uiid
der urspriinglichen Energie. Es wiire weiter erniinscht, sich auch bier delri Idealfall der Untcrsuchung des JSncrgicverlustes iin ElcmcntarprozeB zu nahern. Zu
E. Lcithiiuscr, Ann. I’liysik 13, 283 (tW4).
A. Necker, Ann. l’hysik 84, 779 (1927).
5 ) 0. Klemperer, Z.Physik 34,532 (1!)25).
6 , R. I\‘hiddington, l’roc. Roy. Soe. London (-4)
Sti, 360 (1!)12).
7 ) H. M. Terrill, Phys. ltcr. 9?, 101 (1923).
*) R. Raginski, Oissertation Kiel (1924).
9) A. Bccker, Ann. Physik is, 209 (I!Y2*5).
l o ) K. Gcnt.ner, Ann. Physik 51, 407 (1938).
11) W.Wilson, l’roc. Koy. SOP.London (A) S4, 1-11 (1910).
11) 0. v. B a e y c r , Physik Z. 15, 485 (1912).
13) P. White und G. Millington, l’roc. Roy. Soc. lAonduii (A) 120, 701 (1928).
14) R. IVhiddington, l’roc. Lccds Philos. nnrl Lit. Soc. I , 162 (1!)2i).
Is) .E. R u d h e r g , Physic. Rev. 50, 138 (19%).
16) L. ,I. Haworth, Physic. Rev. 48, 88 (1!)35).
1’) M.
Lanc, Dcr fcste IGrjwr. (Zurichcr Vortriigc) 1!138, S. 152.
18) B. Y. Borrics und 15. Rnskn, Ergelm. esakt. Natnrwiss. 1‘3, 263 (1940).
3)
4,
17.
G . Ruthemann : Diskrete Etiergieverluste mittelsch&r
Eleldronen
115
diesem Zwecke inuBteii eiiimal sehr duiine Folien uiid weiterhin eine Versuchsanordnuiig iiiit sehr groflein Auflosungsvermogen, die bei einer Primarenergie von
mindestens einigeii ekVolt die Messung von Eiiergieverlusten \-on einigeii eVolt
erlaubt, henutzt werden. Es ist durchaus iiioglich, deB die Elektroiien im EleiiientarprozeB quanteiihnfte Energieverluste von der GroBe der optischeii Anregungsspaniiungeii, der Ioiiisieruiigsspaiinungrii oder bei Metallen roii der Austrittsarheit erleideii.
Es lap nahc. die hicr entaickelte Halbkreisinethode proBen Auflosungsvermogens's) zii diescii I'ntersuchuiigeii zu 1)enutzeii. - Gegeniiber der fur
solche Messuiigeii ebenfalls oft nngewandten Gegeiifeldmethode h a t die Halbkreisiiiethode den Vorteil, da5 iiicht Iiitegralkun-en, sondern glcich Differentialkwen
geivesseii werdeii. - Praktisrh nurde so das Gehiet von 2 bis 8 ekVolt zuganglich.
Die untere Grciize wurdc d urch dir iiiit der Priinareiiergie abiiehinende Durchschlagskraft der Elektroncii. die oberc durc.11 clas lwgrcnztc Auflosuiigsverinogeii
der Versuchsniiordiiuiig pegclwii.
R. Untersuchungsniethodik
1. Versuehsanordnnng
( 1 ) Vakzi tiw?cqipamt ti 1'
EYwurde die friiher 1)eschriel)eiie verscharfte magnetische Halbkreismethade
heiiutzt. ISei ihr ist das Magnetfeld, das durrh zwei maBig lange koaxiale Spulen
erzeugt i w d , auf eineii ringformigen Bereich zwibcheii den Spuleii beschrankt.
Uurch Uberlageruiig eiiies Zusatzfeldes wird die naturliche Unscbarfe der Halbkreisiiiethode 1-ermindert uiid das iluflosungsverniogeii entsprechend gesteigert'g).
Gepeiiiiber der friibercii Anordnung wurdrn folgende :dinderungen vorgenomiiien
(Abh. 1-4):
P.
Pumpleitung
Gliihdraht
AS = Spalt
E = Folie
b R = heweglichc Aperturblendc
I, = Leuchtschirm
J I R = Mittelblende
H = Abdeckblendr
AS
- 1 8 = Auffiingeruchliff
P = l'hotoplattr
Dcr inittlerc Kriirnmungsradius der Elcktronen betrug
15.5 (m
3.
=
(: =-
-41s Quelle (vg1. Aid). I niid a), clie durch die 7,3;linderlinseiiwirkuiig des
Magiietfeldes ahgebildet wird, wird jetzt ciii fest eingebauter Spalt (0,09 inm breit
w i d 1,5 mm hoch) benutzt. der parallel zur Spulenachse gerichtet ist. Parallel
zum Spalt ist cin Gliihfacleii (0,l iniii Durchmesser) ausgespaiint, dcr sich 27 mm
116
A n n a b &r Phy&k. 6. Fdge. Band 2. 1948
vor deni Spalt befindet,; er ist nicht inehr von einem Anodenzylinder umgeben,
als Anode wirkt jetzt der geerdete Kathodenmantelschliff (40 mm lichte Weite).
Durch die Anordnung von Gliihfaden und Spalt ist ein schmales Riindel
gegeben (offnungswinkel 0,4").Der Gliihfaden wurde wenig geheizt, so daJ3 man
sich bereits bei vie1 kleineren als den nornialen Anodenspannungen einwandfrei
im Sattigungsgebiet befand, eine weientliche Verbreiterung
des Biindels durch Rauinladungswirkungon t r a t deshalb
nicht in Erscheinung.
Die Gluhkathode (Abb. 2) war starr an einer Einfiihrung
befestigt, die durch einen Federungskorper und drei Stellschraubeii mit dem Kathodenkernschliff verbuiideii war,
so daB die Kathode wahrend des Betriebes rerschobeii
werden konnte. Das schmale Xtrahlbiindel konnte so beliebig in die Rohrmitte bzw. nach iniien oder a d e n
gelenkt werden.
Hinter dem Spalt befand sich in
einem Abstand von 1 bis 2inin der
Folientrager (vgl. Abb. 3 und 4). E r
bestand aus eincr Scheibe von 16 mm
Durchmesser mit 8 bzm. 12 kreisformigen auf eineni Kreise angeordu
neten Lochern (Durchniesser 2,5 bzw.
0
5OlL
1 mm). Durch einen von a d e n drehAbb.3. FoliensclJiff.
I
baren Schliff konnten die verschieU
5rm
Querschnitt.
Abb. 2. Kathoden- denen Locher des Folientragers am
F = Folicntriigerschliff (Quemchnitt) Spalt vorbeigedreht werden. Auf der schcibe in Ansicht
Folientragerscheibe konnte eine aweite
iiiit gleicher Lochanordnung befestigt werden. Dadurch konnte erreicht werdeii,
daB der Elektronenstrahl nacheinander 2 Folien (eventuell verschiedener Dicke)
durchqueren m d t e .
Hinter dem Folientrager befand sich eine durch einen Schliff drehbare Scheibe
(Abstand von der Folie 28 mm), die zwei vcrschiedene rechteckige Blendenlocher
(Hohe 4 mni, Breite 0,4 bzw. 1,2 i n n i ) besaB. Durch diese als Aperturblendc
\PI\I;
y-
Punipstutzen
Kathodenscbliff
Folientriigemcbliff
Aperturblendenschliff
init Fenster
Leuchtschirmschliff
mit Fenster
Abdeckblendenschliff
mit Fenster
Auffinger
Fiihrungsscheibe
Spiegel und Fernrobr
Mit ,,Spulen" sind die inncrc und
iiiiDere Feldspule gckennzcichnet.
Abb. 4. Vcrsuchsa.nordnuiigin Aufsieht
cf.
Reclhnn: Diebe& E*b.?.e
rndt&dlseacr Bkktrtnien
117
dienende Scheibe konnte wahlweiae ein 1' bzw. 3" breiter offnungskegel aus dem
in der Folie stark gestreuten Elektronenbiindel herausgeblendet werden. Spiiter
wurde niit. schnialeren Aperturblenden gearbeitet, die einen offnungswinkel von
0,5 bzw. 2' zuliel3en.
I n drr Rohrniitte dieiite
chine Scheibe von 40 mm Durchniesser i i i i t eineni rcchteckigen
Loch von 5 inn1 Hohe und
26 nun Urcite als Blende zum
Abfangen solcher Elektronen,
die sonst beim Weiterlaufen das
Kupferrohr gestreift hiitten.
Davor war ein durch einen
Schliff drehbarer Leuchtschirni
von 27 n m UTeite und 15 mm
Hiihe nut eirieui Loch von 3 mm
Hiihe uncl 24 niiu Rreitc angebracht.
Kurz vor dcin Rohrende befand sich cine writerr durch
A l h 5 . Vcrsucheanordnungvon ohen grsehen
eiuen Schliff drehbare ScheiLe,
die die Photoplatte h i i n .Justieren abdccktc.
Am Rohrcndr x a r durch rinen Planschliff ein Auffaiiger (Abb. 6) aufgesetzt,
tler die Photoplrtttc ent.hiclt. Die 60 mm hohc und 20 inm breite Platte, die durch
werden konnte, bcfand sich in einem Plattencine Guniniidic.htung
... ausgcwcchselt
.
halter, tlrr durch einen Schliff gehoben und gesenkt werden
koiiiltr. Vor dern Halter war cine feste Blcnde angebracht, die
das .Aufiiahnicforiiiat auf 5 min Hohe bei 20 iiim Breite begrenzte.
Die .hordnung lie6 damit Energieverluste bis zu 9:h von der
Priitiiircntrgie niessen, prakt,isch wurde aber nieist nur ein Bereich
bis 6 odrr 7(!,, benutzt und ausgewertet. Auf eine Platte konnten
nacheinandrr bis zu 10 Aufnahmen geniacht werden. Am unteren
Eiide des Platt,enhalters war ein Glasleuchtschirm befestigt, der
zuin Juut,ieren durch ein Glasfenster mit einein Fernrohr uber
oincn Spiegd beobschtet werclen konnte.
b ) FPIdJ1rOl)L
-
(7
5rm
Abb. 6 .
huffiingcr
Der Feldstrom murde eiuer grol3en Akkumulatorenbatterie
cantnornmen und durch Vorschalten entsprechender, fest eingeqtellter Abgriffe von einem Widerstandsgitter (Bauart S c h n i e w i n d ) auf die gewiinschte Stiirke reduziert. Mit Schiebewider.tanden war die erforderliche Konstanz des Feldstromes auf
l,40/m
wiihrend der Dauer ciner Aufnahme (bis zu 3Minuten)
nlcht crzielt worden.
IUI
Qucrschnitt
I,)
Hochspnn ii ngaanlage
-
-
O,/
konstanten HochDie Herstellung einer genugend
auf mindestens
spannungsquelle hat crheblichr Schmirrigkeiten verursacht. Versuche mit einer
118
Annalen der Physik. .
'
6 Folge. Band 2. 1915
Hochspaiinungsdyiiatiioiiiaschine fiir C:leichstroni und eincni Wechselstromgenerator, deren hlotoreri i i i i t l Errcgung aus cincr Akkuinulatorenbatterie betriebeii wurden, fuhrtcn nicht zii hefricdigcndem Ergehnis. Die erfordcrliche
o/4;o war dainit nicht. zit crzielen.
Spatiiiungskoiistanz auf niindcstctis
Schliel3lich diente das gcffohnlichc IVcchselstroinnetz als Spannungsquelle und
die Hochspannung wvurdc n i i t der G r e i tineher-Schakung gleichgcrichtet. Die
Uiiterdriickung der Spannuiigssc1iwaiil;uiigcti des Netzcs wurde durch Anwcndung
zweier Methodcii glcichzeitig errcicht.
Zur Grobregelung der 1:ingsamcn Schwankungen wurde dic l'riiii~irsl~~iiiiiui~g
fur den Transformator einer Spaiitiniigstcilcrschaltuiigentiiomnicn, h i dcr der
Spaiinuiigsteilcrstrom (der groB war gcgcn den Primarstroni dcs Traiisforniators)
durch Vorschaltcii voti Eisenwasserstoff~~iderst~tideii
auf ctwa & 1 y; lionstant
i ~ i uTrniiPforiiiators.
ti~
gehaIt.cn wurde, damit, such (lie P r i i i i ~ i r s ~ ~ ~ i dcs
Die Feinrcgelung und die Hcgcliing tlcr ~chncllcnScliwaiikungcn wurdr durch
Rohrenschaltungen be\verkstclligt. Eine crstc Schaltung hfriedigte nicht., d:i
die verwaiidte Rohre nuf die l h u c r die hohc - ~ t i o ( l c i ~ ~ p a i i(glcich
i i u i ~ ~der Spannnng
des Vcrsuchsrohrcs) riicht, aushielt.
Bei der schliel3lich zufricdenstcllc~~dcii
Sclialtuiig wircl ciii Ynrdlclstronikrcis
zu dcr zii glatteridcn Xpannungsquelle durch eiiirti I~ochohinffid(,rstandi(lniid einc
Pent,odc geschlossen. Ein klcincr Teil clcs 61)"iii~iiiigsabfalls an deni Hochohmaidcrst,aud wird i-hgcgriffeti, einc (unbclastetc) Anodcnbat,terie ct,wa gleichcr
Spannung eiitgegengcschaltct iintl ;in das Gitter gelegt. Steigt, die Spmnuiig dcr
Greitiachcr-Schaltung, so I)ckoninit tlns Stcncrgitter cin gcgcn die Knthodc
starker negatives Potcntinl niid die Anodcnspannung der Pcntodc stcigt entsprechcnd. Die Rcgelung ist itin PO bcsscr, je hoher dcr Vcrstiirkuiigsfalitor dcr
Riihrc ist,. Es wurtle des11;ilbeitic Riihre mit. grooeni Innenwiderstatid uncl grofier
Steilheit, (AF 7) bcnutzt.
Uei periodisclicii S e t liwtiikuiigcti 1)is xu 5 107; von citicr Prequciiz von
ctwa einer Schwingung i n dcr Sckundc blicl) bci Anwendung der Grol)regelung
und dcr zwcit.cn Feiiiregcluiigsschaltuiig die Spannung an dcr Versuchsanordnung
auf weiiiger als
oio0 konstant, wic diirrli Lcuchtschirinbcobachtuiig fcstgestrllt
wnrcle.
G. Rulhernann: Dkkwte Energieverlmte mittelsehneller El&?ronen
119
d) Schrciqstellung deer. Photoplatte
Whhrend die hier bcnutztc Sonderforni der Halbkreismethode friiher die Erhohung
des AuflBsungsverin6gens nur fiir einen Teil der danials benutzten 17 mm breiten Platte
ergab, muRte das groI3e Auflosungsvermogen jctzt fur die game Plattenbreite (20 mm)
angestrebt werden.
Das wurde erreicht durch Schrllgstellungder l'hotoplattc gegen die Ebcnc, die durch
Spalt wid Spulenachse gegeben ist (vgl. Abb. 1). IXcsc Schriigstellung war nbtig, da das
hier benutzte Feld ja etwas inhomogen ist.
Die giinstigstc Plattenstellung wurde experinientcll crmittelt Hinter den Gliihdraht
wurde ein eckiges Wehnelt-Blech gebracht; dadurch gelang es, durch den Spalt drei
schmale Elektronenbundel zu senden, zwischen denen jeweils ein Winkel von etwa 2"
eingeschlossen war. Diese Strahlenbiindel wurden auf dem Mittelleuchtschirm und ihre
Vereinigung auf den1 IRuchtschi-m am Rohrende in der Ebene der Photoplatte beobachtet
(vgl. die schematische Darstellung des Strahlenganges auf Abb. 1).
Wegen der vier 1-orhandenen Variationamoglichkeiten (die Platte konnte schrag
gcstellt, der Abstand der Platte voni Auffiingerschliff ltonnte uni cinige ~tillimetergeilndcrt werdcn, das Vcrhaltnis der Spulemtrome wurcle in geriugen
Ckenzen geiindert und auch der Bandstrom) war diese Justieiunfi
schr zeitranbend. Die gunstigste Plattenstellung trat bei Feldvcrhaltnissen cin, clic in gutcni Einklang mit den friiher ausgcmesscnen Feldein waren. Dabei war die Platte gegrn die durch Spalt
unil Spulenachse gegebenc Elicnr uiii 3 5 " ccneigt.
1)cr Givnd fur die Schrrigstc~llungdcr l'lattr
IiiOt hich in cinfacher JYeisc iibcrlcgcn (hiehe
Abb. 1): Es seien 3 von wier punktfiinnigen
Quelle ausgehende Elektroncnbiinde1 einhcitlicher Energie gegeben, die sieh nach Durchu w
laufcn eines Halbkreises wieder rereinigen. Das
'V aW
m
uh
*bb. 9.
einc verliluft nach Durchlaufen eiiirs Vicrtel~ ~ i r k W Z s w ~ i s cltrc~isosin der Rohrmitte, eincs innen und cines A ' h . 9. S k k e Z U r
dcs W e h n c l t AuBen. In Abb. 9 ist uber diesen J3untlcln (ails- Schrdgstellung der
Bleches
gezogene Linien) die Feldstarkc im liingpebiet
Plattc
anfgetragen. Betrachtcn wirnun 3 writrre Bundel
von Elektrontw, die cine ctwas geringere Jhrrgir halwn, so wcrden sie stitrkcr gckrummt
und laufen deshalb wciter innen (in der Zeichnung linlis, gestrichelte Linien). Vergleichen
wir jetzt die Feldstiirken, so ergibt sich, daO d a i innerr Biindel der langsamercn Elektronen
in einem Gelkt geringererFeldstlirke verliidt als scui schnelleres Nachbarbundel, das mitt1e1.e Bundel der langsameren Elektronen durchlauft ein Feld praktisch gleicher GroBe,
das aul3ere energiekrmcre Elektronenbiindel durcliliiuft ein Uebiet griil3erer Feldstiirke als
tlas energiereicherc Nachbarbundel. Das inncrc IKindel wird also zu wenig gekriimmt
ist also nach Durchlaufen tics Halbkreises m i wcit mi0en und das lul3el.e zu weit innen,
das heist, iler Schnittpunkt der drei Teilstri~hlcnlictgt fiir Elektronen geringerer Geschwindiglreit, dic sich weiter innen als die liingmitte vereinigen, vor der ,,Halbkreisebene" (das ist die Ebene, die durch Spalt mitl Spulenachse gegeben ist). Einc entsprechende cberlegung zeigt, daO der Schnittpunkt von Bundeln groBerer Geschwindigkeit
hinter dieser Ebene lic>gt. Dies ist in Einklang niit (lei rsperimentell ermittelten giinstigsten Plattenstellung.
.
1i
,+
O ,
e ) Photomaterid
Es wurtleii verschiedene Plattensorten auf ihre Brauchbarkeit fiir die -4ufnahme in deni hier verwendeten Spannungsbereich untersucht. Die besten
Ergebnisse wurdeii mit, Agfa-Kontrast-Platten erziclt. Agfa-Schumann-Plattenrapid waren untrr 5 ekVolt zwar empfindlicher, nbrr weniger feinkornig. Harte
Schumann-Platten (Agfa) zeigten sich in deni hier untersuchten Geschwindigkeitsbereich gegeniiber der Agfa-Kontrast-Platte nicht rorteilhafter.
Allen Platten gemeinsarn waren die V O J ~ der geringen Eiiidringtiefe dieser
weichen Strahlen herriihrenden Sattiguiigserscheinmigeii schon hei verhaltnis-
120
der Physik. 6.Folge. Band2. I948
mHBig geringen Schwarzungen (vgl. Abb. 11). Die Schwarzungskume (Schwarzung
ale Funktion des Produktes I * t ) stieg nur bis zur Schwarzung 0,l bis 0,3
je
nach der Primarenergie -, nahezu linear an, um dann abzubiegen und schlieBlich
-
einen nahezu horizontalen Verlauf anzunehmen, die einzige Ausnahme hiervon
machten Mimosa-Diapositivplatten extra-hart alterer Emulsion, die Jodsilber ent
hielten, aber jetzt nicht mehr hergestellt aerden.
~
f ) Einflup der Feldinhomogeniiiit
Die Inhomogenitat des Feldes bedingt eine Abweichung der Dispersion von derjenigen, die man nach den Fornieln fiir die normale Halbkreismethode berechnet,.
Aus den friiheren Feldausmess~ngen~~)
laBt sich der Einflul) der Inhomogenitat
abschatzen. F u r die normale Halbkreisrnethode (homogenes Feld) berechnet man
die Dispersion zu : AU
=
U, * A R als Naherungsformel fiir AR < R . (Durch
R
Benutzung dieser Niiherungsformel wird der in eVolt ausgedriickte Absolutwert.
der Verzogerung A l i urnAU/4 U , zu groB angegeben, das macht hier bei den grol3ten
mit dieser Anordnung zu messenden Energieverlusten bis zu 2,2?&aus.) I n den
weiter unten folgenden graphischen Darstellungen wurde die Naherungsformel
benutzt, wahrend in den Tabellen uber die diskreten Werte das quadratische Glied
beriicksiclitigt worden ist. -
Fiir den Fall einer quadratischen Abnahnic dcr Feldstiirkc von den1 niittlcren Ringdurchmesser nach innen und aul3en liillt sich der Einflull der Inhomogeenitiit exakt bereehnen. Diese Abhangigkeit lag praktisch vor, (lie Abweichungen davon waren erheblich
Meiner als die Mellgenauigkeit. ALs Bezugspunltt wurde die Feldstiirke am &uBerstcn
Rande des normalenveiso benutzten Bereiches in 8 mm Abstand von dcr Ringmitte
gewahlt, sie war liier 1,3O/,, kleiner als in der Ringmitte. Betrachtet man jetzt 3 Strahlen,
die von dcr Queue
dem Spalt - genau tangential austrcten, abcr infolge verschicdener Energie auf der Photoplatte genau in Ringmitte und 7 bzw. 8 mm weiter aul3en
auftreffen, so vcrkuft der Mittelstrahl standig in einem Gebiet der vollen Feldstarke,
wilhrend die beiden auBeren Stralden in schwiichere Folder hinauslaufen. Im Nittel ist
das durchlaufene Feld f i i r den 7-mm-Strahl urn 0,33°/00und fur den 8-mrn-Strahl um
0,43O/,, schwacher a h fur den Mittelstrahl. Wiire dieser Abfall nicht vorhanden (normale
Halbkreismethode), so berechnete man fur die in 7 und 8 mm Abstand von der hlitte einvoneinander (bci einern Kriimtreffendcn Strahlen einen Energieunterschied ron 5,47O/,
mungsradius von 183 mm fur den iiuBeren Strahl.) D a abcr die niittlere Fcldstiirko fur
den auBcren dieser beiden Teilstrnhlen O,1O0/,, kleincr ist a1s fur den innercn, folgt, dall
seine Energie um O,?OO/,,, kleiner ist, als der Ausdruck fur das homogene Feld envarten
m u
ergibt sic11
liel3e. (Aus der Grundgleicliung fur die Halkreismetliodc: fI. R
e
m
durch Einfuhrung yon e . tiy = ,-c2 und Umforniung die Gleichung: C = const. H2R2,
2
also ist die h d c r u n g ron 1.' 1x4 festgehaltenem R doppelt so pol3 als die ron H.) Die
Dispersion ( 2 A RiJ C) ist also gegenuiber den1 homogenen Felde uni 3,'i:b (namlich um
-
7-
0'20 100) vergrGUert. Am inneren Rande dcs benutztcn Bcrcichs ist die Dispersion ent-
5,47'
sprechend um 3,i% kleiner als im homogenen Felde. In der Hingmittc ist die Dispersion
gleich der fiir das homogene Feld berechneten.
Der EinfluO der Feldinhomogenitat auf die Dispersion zeigt sich bei dcr Aufnahme von
Intensitatsmarken (vgl. den Abschnitt B 3: MeBmethodik),bei denen bei foetem Magnetfeld die Primarenergie in Schritten von 10 bis 20 Volt durch Gegensehiilten eincr Anodenbatterie urn insgesamt 160 Volt vermindert wurde. (Das Spulenfeld und die Beachleunigungsspannung wurden so nufeinander abgestimmt, daB die schnellsten Elektronen
als eine ,,Linie" an einer be~timmtenStelle in der Niihe des iiuhren Platbnrandw abgebildet wurden.) Diese Intensitatsmarken dientcn mittels ihrer IAge zugleich zur Kontrolle der Spannungsmessung. Bei den klcinstrn Primarenergien dehnten sich dieae
G . Ruthemnnn :Uiskwte Energieuedusle mitlelschndlri Ehklroiaen
121
?ntensititsmarkcn iibrr die gcsamtc Plattenbreitr am, miihrcnd sic sich h i den hohcren
BeschlcunigonjisspannunRenmchr und mchr a m iiuI3cn.n Plat tenwnde xusamnicndriingten.
(Die 1)ispersionsfonnel dcr ~1;ill~lircismcthode
cxrgiht. fiir den Abstsnd ewcicr versrhicden
sclinellrr F:lcktroiicngruppeii voneinandcr auf drr Photoplattf : 2 /I H
h i festein ,,lU . ..-in iinscrem Fall 150 \?olt - - iind Ironstantem R,,ist also der Abstsnd
der EMitronengmppen unigckchrt proportiorid dcr I'rirnSrencrgic dcr schncllcrcn
%:lelrtroncnpruppe.) Infolgedtsscn war dic Korrektion fur die Felclinhomogenitiit bei
grol3en Bpannungen 1x3 d ~ i nkonstantcn ~ncrgicuiit~rsrlii~,d
von 150 Volt mcrklich
g r o h , als bci lclcincn PritnBrenergicn, du. bci dicsm die MeBmarlcen sich iiber beido
PlattenliGlftc~ne1strecl;trn. in denen das Korrelrtionsglied verschiedenes Voizeichon hat,.
Ohno Ueriiclrsiclitigung dicser Korrdrtion wurdr: 1x4 hohrii Primlrciiergicn dcr Encrgionnterschiccl, der iius den AbstBnden dcr TntcnsitBtsmadwn hercchnet wurde und der
Differenmpannunp von 160 Volt entsprechcn muflte, zit pro6 gemessen, wic cs tlie obigeii
VberIcgungen vcrlangrn. Bci i3oriicIisichtigitng der I<otvcktion konntc kein merklicher
Gang dcr ails dcn Photonictcrlrurvrn rrinittdten Differenaspsnnung mit tler Yriniirenncric
mehr fcstgcstcllt werdcn. Damit wurde die (:rij0e tles Einflusses der Feltlinhonio0..
nuf dic: Dispersion bcst.iit.ipt.
gciiitat
2. MeUgeiiauigkeit
Bei der Rcurteilmg drr Nefigenauigkcit fiir die GiiWe dcr diskreten Xnergicverluste sind 4 Paktorcri zu heachten, die systcn~atisclieMeBfehler hervorrufen
k6nnen.
1. Die Hcsohleunigungsspaiinun,v, die in (lie Pormcl zur Herechnung des
Energieverlustes eingeht, wurde mit einem Zeigcr'galvanoruetcr unter Vorschahn
von Rundfuiiliwidcrstiiideii gemessen. Die C*esamtanordnung wurdc geeicht
unter Benutzung cities I';orrnalinstrumentes (Hartmann u. J3raun-PrazisionsDer Mel3felilcr iiberschreitet die Greiize
Vielfachiiistrumeiit, O,l~~-Behlerklasse).
von f 0,50/, nicht.
2. In die nestimmungsgleichung fiir den Energicvcrlrist geht weiterhin der
Rriiminungsradius der unverzogerteri Elektronen ein. Dicser wurde auf :j! 1 inn1
gemcsseii, was cincni Fehlcr von 3: 0,6% entspricht..
3. Die Auswertung der Aufnahnicn erfolgte iibrr die Photoineterktirven;
das VergrijSerurigsverh~ltiiis des Photometers und tlie nngleichmd3ige Ausdehniing des Plioton~et~rpapiercs
siiid iufolgedesseri weitere Fehlcrmiiglichkeiteii.
I)er Ririflue beider, vor alleni die ungIcicltnriiDige Papierausdehnung, wurde zu
5 0,5:4', crniittelt.
4. Die InhomogcnitLt des Peldcs wurde hei den Werten in den Tabellen und
im Text, ebenfalls bcrucksichtigt;. (13ei den Energievcrlustkurven wurde auf die
13erucksicht,iguiig des Eiiifliisscs der Peldinhomogenitat verxicht.et.) Sic macht
am Rande des norinalcrwcioc benutzteii Platteiistreifeiis 3,7% ails (vgl. 5. 120),
a m %uDerst.cnPlattcnrandc wiirde sie entsprechend 4,576 betragen, urid zwm sind
ain iiideren Plat,tenrande (bei groDteni Krumniuiigsradius) die fur das homogene
Peld k)erechneten Erirrgieunterschiede zii verkleinern, ani inneren Plattenrande
entsprechend zii vcrgriifiern, i n der Rii1gmitt.e (was l x i richtigar Justierung der
Yhttenniitte entspricht) ist die liorrcktioii null. ])a die GrijBe dcr Peldinhomogenitat nur auf & 2076 und der niittlere Kriiinmungsradius auf
1 mm genau
geniessen werden konnte, kanii durch dic Peldinhomogenitat ein Xcl3fehler veil
- lo(, hervorgeriift:ii werdcn.
+
+
Diese vier systematischen Behlerquellen, die die MeDwcrte beeinflussen konnen,
ergebeii im ungunstigsten Palle eine RlcBunsicherheit von
2,6%.
Ann. Physik. 6 . Folge, I3d. 2
Sb
122
Annalen der Physik. 6. Folge. Band 2. 1948
3. Metliodili cler Iutensitltsniessung
Vor Beginii der eigentlichen Aufnahme wurdeii in demselben Spannungsbereich
ohne Folie Iiitensitatsmarkeii auf die Platte gedruckt. (Dazu wurde eines oder zwei
der Locher in der Folientragerscheibe vom Hautchen befreit bzw. ohiie Hautchen
gelassen.) Bei geringeni, koiistantem Emissionsstroin (einige Zehiitel PA) wurden
niit verschiedenen Belichtuiigszeiten eiiiige ,.Tinien" pliotographiert, dabei wurde
die Beschleuiiigungsspaiiiiung von Liiiie zu Linie durch Gegenschalten von einer
Anodeiibatterie (150 Volt) in Schritteii voii 10, 15 oder 20 Volt vermindert. D a m
wurde durch Drehen des Folientragerschliffes eiii mit einer Folie iiberspaiiiites
Loch vor den Quellspalt gebracht und mit wesentlich hoherer Emission ( 6 3 0 /'A)
auf den nachsten Streifeii der Platte eine Aufnahme niit Folie gemacht. (Belichtungszeit 10 Sekundeii his 5 Minuten, je nach Folieiidicke
und Beschleunigungsspannung). Abb. 10 gibt eiiien dbzup
eiiier solchen Aufnahme wieder.
Bei Kollodiuin wurden teilweise zwei Folieii ubereiiiaiider
verwaiidt ; wurdeii dabei anf die Tragerscheiben verschieden
dicke Hautchen gespannt, so konnten gleichzeitig drei verschiedeiie Schichtdicken uiitersucht werden. (Wobei die groBte
Schichtdicke durch Uberlageruiig des diiiinen und dickeii HautAbli. 10. Abzug cincr Bufnahmc in naturlichcr (2roBc
Platte Nr. 38. Folic: Beryllium. Von unten nach oben: 9 Intensititsmarkenreihen und darubcr 3 Spektren bei 4,lkVolt. Dnnii
eine Intonsititsmarkenreihe und 3 Spcktren bei 7,7 BVolt. Dic
Belichtungszeitcn bctrugen (ron rechts nach links): 4,7, 10, 16, 25,
40, 60, 10 und 7 Sclr. bci allen Intensitatsmarlienreilieii. Die
Gegenspannungen dcr Anodcnbattcrie betrugen von rechts nach
links: 0, 15, 30, 50, 70, 90, 110, 130 und 150Volt
chens zustande kam.) Die Bufnahinen wurden Lei 2 bis 8 ekVolt gemacht und daiiii
mit einein selbstregistrierenden Mikrophotometer die Schwarzungen auf deli Plattei I
ausgernessen. Eiii Vergleich von Elektronenintensitaten wurde stets unter Benutzung der Schwarzungskurve vorgenommen. Diese Schwarzungskurven wurdeii erinittelt aus den Photometerkurven der Intensitatsinarken. (Dabei aurde, wie bei
Elektronen allgeinein ublich, das Bunsen-Roscoesche Gesetz als erfullt angeiionimen, d. h. es wurde voii den Intensitatsmarken, die bei verschiedenen Belichtungszeiten aufgenomiiien wurden, auf verschiedene Intensitaten bei gleicher Belichtungszeit geschlossen.) Auf eine Platte wurden jeweils 9-10 Aufnahmeii geinacht, die
Auswertung von Intensitaten erfolgte stets nur iiber die Schwarzungskurve, die
bei derselbeii Spaiiiiuiig (wenn man von der h l e r u n g uni maximal 150 Volt bci
einer Gesaintspaiinung von 2 bis 8 ekVolt absieht) und auf derselben Platte aufgenoninimen war. Deshalb war es nicht notig, auf genau gleiche Entwicklung der
verschiedenen Platten zu achten. (Agfa-Kontrast-Ylatten wurden iiornialerweisc
6 Minuten in Rodinal, Verduiinuiig 1:20 bei 18" Celsius entwickelt.)
Die Schwarzungskurven wurden teilweise noch durch folgendes Verfahren
nach H. B. Dorgelo20) kontrolliert: Es wurden zwei Spektren mit Folie unter
vollig gleichen Bedingungen aufgenommen, die sich lediglich in der Belichtungszeit um einen bekannten Faktor, z. B. 2, unterschieden. Wenn inan danii die
2O)
H. B. Dorgelo, Pliysik. Z . 26, 756 (1925).
cf.
Rulhemunn: Diakrete Energieverluale mittelachneller Elektronen
123
Schwarzungen zweier entsprechender P u n k verglich, so muaten auf der Schwazungskurve die zugehorigen Intensitaten sich stets wie 2 : l verhalten, was sich
auch befriedigend beatiitigte.
v
0
1
i
2
1
I
3
I
Y
I
5
-
I
6
I
7
1
8
I
9
I
70
J*t
Abb. 11. Schwanungskurve einer Agfa-Kontrast-Platte bei 6,4 ekVolt.
Entwickelt 6 Min. in Rodinal 1: 20. Die gestrichelte Kurve ist Fortgetzung der &USgezogenen h i 10mal grokren Abszimnwerten. + = MeBpunkte von Intensitiitsmarken;
0 = Punkte nacli Dorgelo-Verfahren; @ = AnmhluBpunkt fiir Dorgelo-Verfahren.
4. Herstellung der Schichten
Untersucht wurden Schichten von Kollodium, Aluniiniumoxyd, Beryllium,
Aluminium und Silber.
Die Kollodiumhautchen wurden in ublicher Weise hergestellt durch Ausbreiten
eines Tropfens Kollodium in Amylacetatlosung auf destillierteni Wasser, nach
dein Verdunsten des Losungsmittels Auffangen des Hautchens auf einem Trager,
vgl. W. T r e n k t r og 21).
Die Aluminiumoxydschichten stellte niir Herr Dr. G. H a s s freundlicherweise
zur Verfugung. Sie wurden durch elektrolytische Oxydation von auf Glas aufgedampften Aluminiumbelegungen hergestellt. Die Dickenangaben fur die verschiedenen Schichten verdanke ich ebenfalls Herrii Dr. Ha 8s. Die Oxydhautchen
wurden nach einer der z. B. bei Evans*') beschriebenen Methoden abgelost.
Die Herstellung der Berylliumfolien geschah durch Aufdampfen des Met,alls
auf diinne Kollodiumhautchen, sie wurden entweder niit Kollodiumunterlage
untersucht oder das Kollodiuni vor dem Einbringen der Folie in das Versuchsrohr
in Amylacetat weggelost. I n beiden Fallen iut mit einer nierklichen Oxydation
des Beryllium zu rechnen.
Die ebenfalls aufgedanipften Aluininiumschichten wurden entweder auf
Kollodium untersucht oder auf St,einsalz aufgedampft und dann auf destilliertem
Wasser abgelost, hierbei oxydierte das Aluminium zwar, jedoch war die Dicke
der Oxydschicht erheblich geringer alb: die der Kollodimntragerhautchen. Das
m r d e aus den Geschwindigkeitsspektren geschlossen. Der ,,Untergrund" war
bei Aufnahmen mit Kollodiumunterlage starker ausgepriigt als bei freitragenden
Schichten. Die. Kollodiumunterlagen, die bedampft wurden, mufiten dicker gewahlt werden als die freitragenden Hautchen, da die diinnsten Schichten beim
Bedampfen zerstort wurden. Dieselbe Methode konnte beim Beryllium nicht an-
zl)
22)
s. 65ff.
R. Trenktrog, Dissertation Kiel (1923).
U. R. Evans, Korrosion, Passirit& und Oberfliichenschutz von Metallen. 1939.
124
Annalen der PAysik. 6.Folge. Band 2. 1948
gewandt werden, d a die Schiclit bei diesem Metall beini Ablosen im Wasser
iiinerhalb sehr kurzer Zeit (etwa eine Minute) vollig durchoxydierte.
Silber wurde nach dem Aufdainpfen auf Kollodiuinunterlage oder von Steinsalz
abgelost durchstrahlt.
c'. Ergebnisse
1. Allgemcines Erscheinungsbild
Bei der Auswertung dcr Pliotoiiieterkurven in Intensitatskurven ergibt sich
in grol3en Ziigeii folgendes Bild (vgl. Abh. 12): Bei allen Schichten geht
ein Teil der Elektronen nnverzogert hindurch (und zwar diirchquereii
groBenordiiuiigsi~iail3ig bei dcn liicr vcrwandteii T>kkeii etwa
o/oo bis
i
roo
1 50
t
t
Abb. 12. Spektruin nach Clem Dtirchgang durch einc Al,O,-Folie bei 5,0 kVolt. Schichtdicke 150 AE. I n der Mitte 6,3fache VergriiBerung der Atifnahme. Jlariiber Photometerktirve und daruntcr Intensitstskurvc im gleichen MalJstab
G . Ruthemnn : Diskrete Ewrgkverluste mittelschneller Elektrctnen
125
einige Proniille die Folie ohne Energieverlust und ohne merkliche Richtungc
iinderung); nebeii durch feine Locher und Poren in der Schicht hindurchgehenden
Elektronen, die sich nicht immer g m e vermeiden lassen, sind darin auch solche
enthalten, die durch echte Streuprozesse ohne Energieverlust (Kernstreuung) die
Ursprungsenergie beibehalteii haben. Das wurde beetatigt durch Abblendung der
Elektronen, die ohne Richtungsanderung die Folie durchquert hatten, mit Hilfe
der beweglichen Blende hinter dem Folientrager. Wurde bei einer Aufnahme ohne
Folie durch Vervtellen der Blende der Primarstrahl abgedeckt und lie13 man
damit nur solche Elektronen auf die Photoplatte treten, die um mehr als lo gestreut worclen waren, so nahin die Zahl der in der Zeiteinheit auf der Photoplatte
ankommenden Elektroneii auf weiiiger als 1 Oiu0 von der urspriinglichen Zahl ab.
(Der Rest kain durch die geringe Raiiniladun,nswirkung bzw. elastische Streuung
an den Blendenkanten noch auf
die Platte.) Brachte iuan jetzt
eine Folie in den Strahlengang,
so stieg die auf der Photoplatte
ankommende Zahl der unveraogerten Elektronen auf eiii Mehrfaches an, was nur durch Richtungsstreuung ohne Energieverlust, also elastische Streuung, in
der Folie gedeutet werclen kanri.
Kleinc Verzoperuugeu yon
etwa 3 bis 5 eVolt sind sehr wenig
wahrscheiiilich (die Intensitat ist
hier einige Proinille bis einige
4bb. 13. 3fachc VergroI3erung eines Spektrums
prozent der ullr.rrzogertell
nacli driu Durchgang durch evtrem diinne
gesc,iitzt tensitat),noch kleinere lassen sich I<ollodiumhaut-Dic~e unter
iiicht eiiiwaiidfrei nachweisen, da bci 5,1 kVolt. Dsriiber die zugehorige Intensie lediglich eine Unsynimetrie
sitiitskurve
der unverzogerten Lime vcrursachen wiirden. Nach groBeren Verlusten zu steigt die Intensitat stark an und hat
bei Kollodiuni, A1,0, und Silber ein ausgesprochenesMaximum bei dem Wertvon 21
bis 23 eVolt. Nacli diesem Extremwert, der von der Primarenergie und Schichtdicke
unabbiingig ist, fiillt die Intensitat merklich ab. Der weitere Verlauf der Spektren
hangt ganz eiitscheideiid von der Schichtdicke und weiterhin von der Primarenergie
und dem Streuwinkel ah. Bei diinnsten Schichteii (die nur von Kollodium erhalten
wurden) fie1die Intensitat sehr steil, ahnlich einer e-Funktion, ab. Der Idealfall des
Energieverlustes in einem Elementarakt war hier annahernd realisiert (vgl. Abb. 13).
Bei dickeren Schichten trat ein neuer Anstieg zu einem weiteren Maximum auf,
das dem zweifachen Wert des Verlustes voii 22 eVolt zugeordnet werden koniite,
jedoch war dieses zweite Maximum (ebenfalls das gelegentlich auftretende bei
dem Dreifacheii von 22 eVoltf weit weniger ausgepragt, denn alle anderen Energieverlwte von etwa 5 eVolt an aufwbts sind ebenso moglich, weiin auch weniger
wahrscheinlich, als der von 22 eVolt. In den kurveninagigen Darstellungen wurden
alle Intensitaten suf die des 22 eVolt-Maximums bezogen. Der naheliegende Gedanke, die Intensitaten auf die des unverzogerten Anteils zu beziehen, wurde
fallen gelassen, da dieser Anteil durch feine Locher und Poren in der Schicht leicht
unkontrollierbar verandert werden konnte.
I
,
126
Annalen der Physik. 6. Folge. Bud 2. 1948
Bei Erhohuiig der S c h i c h t d i c k e iiahm die Intensitat groSerer Verluste, bezogeii auf die des 22-Volt-Maximuiiis, stets stark zu. Absolut iiahm die Zahl der
um eineii bestimmten Betrag verzogerteii Elektronen mit steigender Schichtdicke
bei kleiiieii Verzogerungen (etwa in der GroBe von 22 eVolt) stark ab, bei mittlereii
Abb. 140-d.
Vier Spcktrcn in Sfncher VergroBerung
Verzogerungen weniger stark uiid erst bei Eiiergieverlusteii voii etwa 100 eVolt
iiahm sie zu.
Mit zunehmeiider Pr i m a r eiier g ie iiiiiimt die Iiitensitat der uin kleiiie Wiiikel
gestreuten Elektroiieii zu auf Kosten der starker gestreuten. Die Zahl der uin
Ahb. l 5 a , b.
Sfache T'ermrijBerung zwcier Aufnalnnen bei G,4 ek\'olt.
0 l$'. Schichtdicke der Folien etwa 300 BE
Streuwin1;cl
grol3ere Betrage verzogerteii Kathodeiistrahleii iiiinmt iiii Verhaltiiis zu cler des
22 -Volt -Maximuins mit zunehmeiider Beschleuni$ungsspaiiiiuiig ah, was sicher
zum erheblichen Teil auf eiiie Abiiahme der Zahl der Streuprozesse zuriickzufuhreii ist.
Bei VergroDeruiig des St r e uw i ii k e 1s (was hicr bis 4" vorgeiioinineii werdeii
koniite) wachst der Anteil der Elektroiien mit groBerem Eiiergieverlust relativ
stark an, absolut nimmt die Zahl der in einen eheiiso grol3eii Raumwiiikel gestreuten Elektroiien erheblich ab.
I
127
G . Ruthemnnn : Diskrete Energiecerluste mittelschneller Elektronen
I
Die Spektren sahen bei Beryllium und Aluniiiiium merklich anders aus, als
bei den bisher genannteii Materialien.
An Stelle des 22-Volt-Maximums wies Berylliani eiiies bei 19 eVolt auf, das
' wesentlich intensiver und scharfer im Vergleich zuni Untergrund war. Daher
konnte noch bei dem Vierfachen dieses diskreten Verlustes im Spektrum ein merkliches Maximuin festgestellt werden.
Bei Aluminium liegt der besonders bevorzupte Wert der Verzogerung bei
14,7 eVolt. Er ist hier noch scharfer ausgepragt und starker vom Untergrund abgewtzt als hei Beryllium, bis zum Fiinffachen dieses Wertes konnte uoch eine
merklich grofierc Intensitat ini Spektrum festgestellt werden als in der unmittelbaren Umgebung. Ein weiterer diskreter Verlust he1 etwa 7 eVolt deutete sich an,
er war jedoch weit weniger wahrscheinlich als der 15-Volt - Schritt. (Vgl. die Aufnahme in Abb. 152,und die ausgewerteten Intensitatskurren in den Abb. 17 und 18a.)
I
~
2. Einzelergebnisse
a ) Grope der diskreten Verziigerzmgen bei den cerschiedenen Materialien
Es wurden bei der Auswertung der Spektren die bevorzugten Energieverluste
ausgemessen.
erhalten :
A4i1S
einer groBeren Zahl von Messungen wurden folgende Werte
'Cabelk 1
Material
Kollodium . . . . .
Alto, . . . . . . . . .
Ag . . . . . . . . . . . .
Be . . . . . . . . . . . .
Al . . . . . . . . . . . . .
i
I,
Xaximuni
Volt,
21,3,
223,
-32,5&
18,%
14,7,
I Mittl. Fehler
1 d.Einzelmessg.
*+ 0,56
1,l
-t
.- 0,46
-C
~0,49
0,36
'
'
Mittl. Fehler
drs Mittels
& 0,17
I0,lO
& U,23
& 0,lO
5 0,07
I!
~~~~
~
~
Zahl der
Messungen
12
31
4
1
24
27
Die Messungen siiid a m genauesten bei A1 (vgl. den inittleren Fehler der Einzelmessung), da hier der diskrete Energieverlust am scharfsten ausgepragt ist. Da
bei Kollodium das Maximum am breitesten ist, siiid dort die MeBfehler auch am
groaten. Wahrend bei Kollodium die MeBgenauigkeit durch die relativ grooe
Breite des Maximums begrenzt ist, machen sich bei Aluminium andere Faktoren
geltend: einmal ist das der unvermeidliche subjektive Fehler bei der Ausmessung
der Photometerkurven (dem mittleren Fehler der Einzelmessung von 0,36 eVolt
entspricht bei einer Beschleunigungsspannung von 6 kVolt in der Langenrnessung
auf der Photometerkurve ein Fehler von 0,12 mm). Weiterhin macht sich bereits
die Kornung der Photoplatte bemerkbar, den 0,36 Volt entspricht bei 6 kVolt
eine LangenungewiBheit von 0,013 mm auf dein Original.
Auf den Geschwindigkeitsspektren voii Elektronen, die dickere Folien durchsetzt haben, auf denen daher ausgepragte Maxima an der Stelle des doppelten, dreifachen, vierfachen oder gar funffachen Wertes des diskreten Energieverlustes noch
vorhanden waren, wurden die Lagen dieser weiteren Maxima ebenfalls ausgemessen. Die Tahelle 2a gibt die Abstande aller Maxima von der unverzogerten
Linie (wie ilrinier in eVolt). Die Tabelle 2 b enthalt die Energieunterschiede der
einzelnen Maxima voneinander (jeveils die Mittelwerte mit ihren Fehlern).
128
Annulen der Physik. 6. Folge. Band 2. 1945
Gr6De d er
Material
Ag
Tabcllc ?a.
u s g e z c i c 11 uc t c n E n e r g i c v c r 1 11 s t c i n c V o 1t , a 11 s o l u t
R
1 1.Maximum I %.Maximuin' 3.Maximum I 4.Maximum 1 5.Maximum
............
A1,0,
22J;
0,23
22,31
0,l(l
18,N
4
: 0,lO
14,E
-?-
*
.........
Be . . . . . . . . . . . .
A1 . . . . . . . . . . . . .
U,Oi
-1:
Tal1elle 21).
A b s t a n il d c r a u s g e z e i c 11n e t e n E: 11e r p i e v c r I ti s t e v o n e i n a n (1 e r i n e V o 1t
Material
1 1.Maximum I 2.Maximum
Ag . . . . . . . . . . . .
Al,O,
.........
Be . . . . . . . . . . . .
22Ji
0,23
22,31
& 0,10
18,97
0,lO
14,72
_t 0,OT
,
I
5.Maximuni
22,Tl
& 0,%!J
P3,lO
0,48
19,21
+
A1 . . . . . . . . . . . . .
3. Maximum I $.Maximum
I
I
5 0,lI
i
14,Xi
& O,O(i
A
19,15
O,l6
14,80
-I__
O,O(i
18,'iO
5 0,14
14,91
& (,,OH
1
~
14,'i5
- 0,05
-1-
Aus der Tabelle2b geht hervor, (la8 die Lagen der Maxima der Mehrfachstreuung meist einen groBeren Abstand voneinander haben, als er dem Wert des
diskreten Verlustes der Einfachstreuung entsprechen wurde. Diese Abweichungen
siiid teilweise groBer als der inittlere Fehler des Mittels. Wir nehinen an, daB diese Abweichungen n i c h t eincn andereii (meist
grol3eren) diskreten Eiiergieverlust der Elektronen bei niehrfacher unelastischer Streuung bedeuten, sonderii auf die Uberlagerung der diskrcten Spektren rnit eiiieni koiitinuierlichen
Spektrum (das weiter unten besprochen wird) zuriickzufiihren
16sind. Eine einfache Uherlegung zeigt (vgl. die iiebensteheiide
Zur Verlagemg der Skizze), daB eine Verlagerung des diskreten Maximums jeweils zu
dern Maximum des kontinuierlichen Spektruiiis hin erfolgen muB.
Maxima,
vgl. Text
Der Absolutwert dieser Verschiebung niuB um so groljer sein, je
groBer das Verhaltiiis des Koiitinuuins zu den1 ,,Linieiispektrum"
ist und je steiler der Ansticg des Kontiiiuums an der betreffenden Stelle ist. Diese
Uberlegung wird durch die geniesseiien Werte vollauf bestatigt. Bei Aluminium,
wo die Intensitat des Untergrundes kleiii im Vergleich zu der des Linienspektrums
ist, sind die Verschieburigeii etwa um den Faktor 4 kleiner als z,B. bei Aluminiumoxyd. Bei allen Spektren tritt eine Verlagerung zu dem Maximum des
Untergrundes hin ein.
y
A
b ) Abhiingigkeit der diskreten Verl itste von der Beschleunigungsspannung
Die Werte der diskreten Eiiergieverluste sind iniierhalb des untersuchten
Bereichs praktisch uiiabhangig von der Beschleunigungsspannung. Die leichte
Zunahme der gemessenen Werte mit der Beschleunigungsspannung liegt innerhalb
G. Ruthemunn: %krete
Energiecererluate nai-neller
129
EWranen
der Grenze der Meagenauigkeit. Bei den anderen Materialien liegen die Verhaltnisse ahnlich wie bei Al und Al,O,, deren Spannungsabhiingigkeit Tabelle 3
wiedergibt.
Tabelle 3
Spannungsabhiingigkeit der diskreten Verluste
6;30
6 3
7,78
1
1
14;83
14,W
14,86
!
j
1
16
43
4
I
I
4;98
5 3
5,96
7,50
7,80
I
21;6
22,3
22,7
22,6
22,5
1
1
6
7
2
7
6
Fiihrtmanindas W h i d d i n g t o n s c h e Gesetz (vgl. S.114) U : - U k = b . d
den hiiufigsten Energieverlust A U = U,- U, ein und formt die Gleichung um,
tm folgt: b d = 2 U, AU - A U'. 1st A U klein gegen U,, so ist naheb.d
rungsweise AU = -,
d. h. der
.
.
2 Url
haufigste Energieverlust ist umgekehrt proportional der Primarenergie. Die vorliegenden Messungen jedoch ergeben Unabhangigkeit
dea ausgezeichneten Energieverlustes von der F'rimarenergie,
scheinen also dem Gesetz zu widersprechen. Die IUiirung bringt
Abb. 17.Durch dieselbe Folie waren
versehieden schnelleElektronen gegangen.Dieenergiereichen(7,8ekV)
hatten nur etwa halb so vie1 unelastische ZueammenstiiBe erlitten
wie die energiearmen (3,5ekV).
Abb. 17. Intemsitiitskurven zweier SFnd
dem h+w
d,,& &db8] . . folie bei 3.6 und 7.8 &Volt. Relativer IntenSitiitwergleh, die btensitiitem jeweils auf die
dea
diskreten Maximums bezogen.
0 3,6ekV,
7,8ekV
+
c) ScMrfe der diskreten Energieverlwrte
Zur Priifung der Scharfe der diskreten Maxima (vgl. die Intemitiitskurven der
Abb. 18u-e auf der folgenden Seite) wurden ihre Halbwertsbreiten gemessen,
nur bei Aluminium und Beryllium reichte die Scharfe der Erscheinung dazu a&.
Bei den drei anderen Materialien konnte nur die ',,Linienbreite" bei 75% der Maximalintensitat gemessen werden, da sich die Intensitlit zwischen dem Einfachen
und Zweifachen des diskreten Verlustes nicht tiefer einsenkte. Bei einigen Kollodiumaufnahmen konnte die Halbwertsbreite ebenfalls gememen werden, wcil
die Kollodiumhautchen so dunn waren, daJ3 die Elektronen beim Durchgang zum
weitaus groBten Teil nur in einem einzigen Elementarakt Energie abgaben. Die
Halbwertsbreiten betrugen bei :
Beryllium
Kollodium
Aluminium
20-24
9-10
3,0--4,2
evolt.
9A
Ann. Phyeik. 6. Folge, Bd. 2
Anncalen der Physik. 6. Poke. B a d 2. 1948
130
Die Dreiviertelwertsbreitell hatten folgende Werte :
Be
Kollodium
4 0 3
12-15
12-1 3
!),6-10,5
-41
",8-3,5
4,3--5,s
el'olt.
a ) Aluminum
5.3 kV
b) Beryllium
(i,4 k V
c) I<ollodi~iiii
0 , l 1;v
( I ) Aluminiumosyd
5,O I i V
AHt
Abb. 18 n--e. Auswcrtung, Spektrcn vcrsuliietlcner RIatcrialien.
Elektroncnzahl als Punktion dcs Encrgicwxlustc,.,q Iwi den vcrschiedenen Rlatcrialicn
zur Jhnonstrstion der Schiirfc der diskrrten Vcrluste. Elcktronenzahl der c w t c n V w luststufc jeweils als I00 gcsctzt
Die wahrcn Halb- bzw. l)reivicrtcl\~ert.sl~reitell
sind kleiner als die oLon angegebenen direkt gemessenen Werte, wcgen dcs begrenzten Auflosungsvermogcns
d e r Versuchsanordnung. Die VersucIisanordnuIlg bildet Elektroncn vollig einheitlichcr Energie ja nicht als eine unendlich fcine Linie, sondern als ein Band von
endlicher IIalbwertsbreitc ab, dic etwa glcich cler Breit,c dcs Quellspaltcs ist..
131
G. Ruthemann : Diskrele Energieverluate mittelsclneller Elektronen
Diese Halbwertsbreitc kanii man aurh in Tolt ausdriicken (ihr Absolutwert in
9AR
. lTo
nut der PrimarRO
cnergic niisteigcn). Die Hnlbwcrtsbreiteii der Iiitensitatsniarken, bei denen die
wahren Eiiergieiiiitcrschi~cle der Elektroncn infolge verschiedener Austrittsgeschwindigkeit aiis clrr Kathode m n der GroBrnordnung von O , l eVolt sind,
betrageii Iwi 4 cskVolt 2,2 rVolt iuid bri 7 , s rkVolt 3,0 eVolt. Stellt man diesen
Werten dir Halhwertsbrciteii clcs diskreten Verlu4cs nach dem Durchgang durch
Aluminiuni bpi den entsprcchci~den Beschleuiii~ungsspannuiigen von 3,O bzw.
4,2 eVolt gegcnuber, SO ergibt sich, da5 die wahre Halbwertsbreite dcr AluminiumVerluststufe sicher noch uiitcr 1,5 cVolt lie&.
eVolt wird ~ v e p e nder Uestiiiimungsglcicliuii~31; =
d,) ld'itifli~/lder h'chichtdicke uuf ilie Lage dcr Mazinan
Die Scliichttlickc hat auf die Lage der Maximi I ~ eden
i verschiedeiien Materialien
einen indirektrii EinfluB. T e n n die Schiclitdickc SO groB wird, claB ilie Elektronen
beim Durchgaiig iiii Mittel iiiehrere
N
unelastische Zusammeiistol3e er750
leiden, koinint. wegen der elsenfalls
inoglichen Encrpiwerluste iin Be0-reich voii 5 his 22 cVolt
kont,inuierlichcr Uiitcrgruiitl zusta,nde,
dessen Maxiniiini lxi groBen
Schichtdic.kcn er1ieblic.h hiiher als
das des diskreten Wertes der Eiiifachstreuuiig wird. Das Maximum
der Einfachstreguiig koinint, dadurch auf den h s t i c g dcs kont,i- L41)1).19. Diclienabhiingigkeit der Spektren
Aluininiumosyd. Elektronenzahl ah Funknuierlichen Spckt,runis zu liegen 1x4
tion der VerzBgcrung bei 150, 220 und 330 &3
und wird tleshalt) zii gr65eren dickcr Al,O,-Schicht und 5,3 kVolt. Bei jeder
Wert,en \-crsrliol)cii, iihnlich u-ie Icurre Intensitit des crsten Maximums gleich
das bei den diskret,en Ma.xiina der ioo gc.sc.tzt. 1: IWAE, 0 2 2 0 A e , + 3 3 o A ~
Mehrfachstreuung zu beobachteu
war. Dwhalb 1st die wahre GroBe der dihkrrtvii Wertr hei Ag und A1,0, sicher
kleiner, als dit oblgc Trtbelle (2a bzw. 2b) anpilit. cia dort der Mittelnert von Schichten aller Dicktii angepeben worden 1st.
Bei ICollodiuin, Beryllium und Aluiiiiiiium ciitsprecheit die oben angcgebenen
I\Iittelwrrte dr>n11 nhreli clislxcten JVrrtrii dcr I3iiergieverluste genauer. Bei Kollodiuiii uberwiegt in deli nieisten
'I'abelle 4
Fiillen die Einfachstreuung wegen der
KinfluW tier S c h i c h t d i r l ~ c a u f die, gcnngen verwandten Schicht,dicken,
L a g e der Maxima bei A l u m i n i u m o s y t l
dcr Uiitergriind ist deshalb sehr
Schichtdickc 1 Maximum
Zahl der
~ c h w ~ e hBei
. Be uiid vor allem A1
(AE)
I (Volt)
Messungcn
i d der EinfluB der Schichtdicke desI i d h stlir gering, w i l der Untergrund
\\ epeii tler Schdrfe der Maxima stark
zuriirktritt. Eiii MaB hierfiir gibt die
Tabtylle 21) auf S. 128, die die Abdrni jcweilb rorniigeheiidm in eVolt
c b i i i
9*
132
Banalen der Physik. 6.Folge. Band 2. 1948
Einen Anhaltspunkt iiber den EinfluB der Schichtdicke bei N,08 gibt die Tabelle 4. Der wirkliche Wert des diskreten Verlustes liegt demnach bei A1,08 bei
Einfachstreuung noch unter 21,97 eVolt, aber nur wenig, weil bei den Spektren
der 150AE dicken Schichten das Maximum der Einfachstreuung wesentlich
intensiver ist als der kontinuierliche Untergrund. Der diskrete Verlust liegt demnach bei 21,9 eVolt. &nlich liegen die Verhaltnisse bei Silber.
e) Einflup des Xtreuwinkels au! die Lage der diskreten Werte
Bei Vergrofierung des Streuwinkels nimmt die Zahl der um diskrete Werte
verzogerten Elektronen starker ab als die anderen. besonders die um "
sroBere
Energiebetrage verzogerten (vgl.
Abb. 20). Die VergroBerung des
Streuwihkels wirkt also ebenso wie
eine Erhohung der Schichtdicke.
Das hat zur Folge, dafi der ,,Untergrund" starker hervortritt und die
Werte der diskreten Maxima zu
groberen Verlusten verschoben
werden. I n der folgenden Tabelle
werden fiir die verschiedenen
Materialien die Mittelwerte der
diskreten Maxima, deren mittlerer
Fehler und die Zahl der Messungen
einmal fur Spektren von Elektronengruppen ohne merkliche
Richtungsanderung und zum anderen von solchen mit Streuwinkeln von 1,5 bis 4" angePY 30
200
750
700
Abb. 20a und b. Richtunesabhilneiizkeit der fuhrt.
Energieverlgste
Aus der Tabelle 5 ersieht man,
Oben: Relativer Vergleich, Elektronenzahl bei daB die Verschiebung des Maxi23 eVolt Verlust jeder einzelnen Kurve als 100
mums urn SO kleiner ist, je
gesetzt.
Untan: Absoluter Vergleich, Elektronenzahl scharfer die diskreten Maxima
a d die des 23eVolt-Maximums bei 0' Streu- sind.
winkel bezogen. Falie Ag, X 0 fp,0 2 rt p,
+ 4 5 . ' Streuwinkel
v v
Tabelle 5
Streuwinkelabhangigkeit der Energieverluste
Kollodium
zt
20,96
0,61
5
Ag
22,63
0,26
8
I
1
A1203
22,28
& 0,lO
26
f 031
22,40
f 0,2s
G
5
0,72
0,12
21,68
I
I
~
Be
A1
f 0,11
42
14,76 eVolt
& 0,06 eVolt
45 M-ungen
19,47
0,15
4
14,99 eVolt
& 0,07 eVolt
4 Messungen
0,10
0,23 eVoltVerschiebung
'
19,07
133
B. Ruthemann: Diekrele Ener&verluste mitte.?-schneUer Elektronen
1)
Das VerJdtnia der diskreten Haxima z u dem kcmtinuierliehen Unkrgrund
Bei Kollodium, Silber und Alumiuiumoxyd wird der ,,kontinuierliche Untergrund" zum grooen Teil hervorgerufen durch die geringe Scharfe der diskreten
Maxima. Bei einer Kollodiumaufnahme, bei der wegen der geringen Schichtdicke
der weitaus groBte Teil der Elektronen nur einen einzigen unelastischen ZusammenstoD erlitten hatte (die Intensitatskurve zeigt bei dem uberschreiten des doppelten
Wertes des diskreten Verlustes in keinster Weise die Andeutung eines zweiten
Maximums), hatten dennoch von allen unelastisch gestreuten Elektronen nur
23% Energieverluste von 17 bis 27 eVolt erlitten, lagen also auf der Energieverlustkurve in einem 10 Volt breiten Bereich um das Maximum. Berucksichtigt
man weiterhin, daB in allen Folien mit Ausnahme der dunnsten Rollodiumhautehen
zwei und mehrere unelastische Zusammenstolle stattfinden, so ist es erklarlich,
daB die Spektren dieser drei Materialien nur zwei ausgepragte Maxima haben,
sonst aber einem kontinuierlichen Spektrum sehr ahnlich sehen. Bei groBer werdender SchichMicke nimmt die Annaherung an ein kontinuierliches Spektrum zu,
wie es auch zu erwarten ist. - Bemerkenswert ist, dall die Vergrollerung des
Streuwinkels das Aussehen der Spektren ebenso verandert wie die Vergrollerung
der Schichtdicke (d. h. die Gesamtintensitat der durch die gleichbleibende Blendenflache gehenden Elektronen nimmt ab, die Intensitat der starker verzogerten
jedoch weniger als die der um diskcete Betrage verzogerten). Das la& sich keinesfalls durch die iuit der Neigung verbundene VergroDerung der effektiven Schichtdicke erklaren, da diese bei den gr6Bten hier verwendeten Streuwinkeln um
hochstens 0,5% zunimmt.
Bei Beryllium und Aluminium liegen die Verhaltnisse anders. Hier ist der
Untergnmd im Vergleich zu den diskreten Verzogerungsstufen erheblich schwacher.
E r ist wegeii der Scharfe der Maxima sicher nur zu einem kleinen Teil durch die
endliche Breite der ,,Linien" bedingt. Wie bereits in Kapitel B 4 betont, muB man
bei diesen beiden Metallen mit einer merklichen Oxydhaut rechnen, deren EinflulJ
bei den geringen Dicken der Metallfolien nicht vernachlassigt werden kann. Die
Berylliumschichten oxydierten selbst beim Ablosen von der Kollodiumunterlage
in Aniylacetat so stark, daB die Spektren hierdurch nicht scharfer wurden. Wenn
zwischen zwei Aufnahmen Luft in die Versuchsanordnung eingelassen wurde (zum
Wechseln der Photoplatten), so zeigten Spektren an derselben Schicht nach dem
LufteinlaB ein starkeres Hervortreten des ,,Untergrundes" im Vergleich zu den
diskreten Verluststufen. Diese Erscheinung war bei Beryllium erheblich starker
ausgepragt als bei Aluminium. Daraus mu13 man schliekn, dall der Untergrund
zu einem erheblichen Teil von den gleichzeitig durchstrahlten unvermeidlichen
Oxydschichten herriihrt. - Bei VergroDerung des Streuwinkels verschob sich auch
hier das Intensitatsmaximum des Spektrums zu groBeren Verlusten, gleichzeitig
nahm die Intensitat der diskreten Maxima erheblich starker ab als die des ,,Rontinuums".
g ) Whiddingtonsche Konstibnte
Bei dickeren Aluminiuinoxydschichten wurde venucht, die W hiddingtonache
Konstante zu bestimmen, obwohl von vornherein nicht angenommen werden dad,
daD man dabei zu einer guten tfbereinstimmung mit anderen Werten kommt;
denn die Whiddingtonsche Ronstante bezieht sich ja 8Uf den haufigsten Energieverlust nach vie 1en unelastischen Streuprozessen, wiihrend sich unsere Messsungen
auf die Energieverluste nach wen i gen unelastischen ZueammenstoBen erstrecken.
Ann. Physlk. 6. Folgo, Bd. 2
9B
134
Annalen der Physik. 6. Folge. Band 2. 1948
Hier hatte sich das statistische Zusaninienwirken der Eiiergiererluste der verschiedenen Elementarprozessc noch nicht so wie bei den sonstigen Messungen der
Whiddiiigtoiischen Koiistaiiten eingespielt, was sich darin auBerte, daB sich
in den Geschwindigkeitsspektren deni koiitiiiuierlicheii W h i d d i i i g t o n schen
Maxiiiiuiii iioch einige andere Maxima iiberlagern, die dein einfachen, zweifachen
und dreifachen Wert des diskreten Energieverlustes entsprechen. (Vgl. auf Abb. 19
die Spektren der 220 bzw. 330AE dickeii Folien, die zur Berechiiung der Konstanteii niit herangezogeii wurdeii.)
Bei Schichtdicken voii 220 uiid 330 AE u n d Priniireiiergieii von 5,3 bis
7,s eVolt ergabeii sich fur b Werte von 3,5 his 4.3, ini Mittel 4,O * l o 5 kVolt2/cm
uiid entsprechend fur a Werte von 4,4 bis 6;3, iiii Mittel 5,O * 1042
(3&-
Da fur Aluiiiiniunioxyd keine Messungen von anderer Seite vorliegen, vergleicheii wir diese Werte init solcheil von Aluminium-Metall, dessen Konstante
am genauesteii bekaniit, ist. Fur A'.-Metal1 haben friihere Messungen fur a Werte
zwischen 6 und 14 . 1 0 4 % ~,rgebei~6)6)7)8)10),
der beste Wert durfte bei 8,7 . 104210)
liegen. Da die Koiistaiiteii bei verschiedenen Materialien der Dichte proportional
sind, sollte nian aniiehincn, daB die Konstaiite bei den1 Oxyd groBer ist als beiin
Metall, wenn man die Dichte des hier vorliegenden ainorphen Oxydes gleich der
des kristalliiieii (3,9) setzt. D a m Pollte a = 12,5 . 10d2 sein. Dcr hier geinessene
Wert der Konstanten uiiterscheidet sich also von dein, der aus Vielfachstreuungsmessungen an Aluminium extrapoliert wurde, nur uni den Faktor 2,5, was bei
Beriicksichtigung der obigen Ubcrlegungen und der geringen Geiiauigkeit des
Wertes fiir Alumiiiiuni als gute Ubereinstiniiiiiii~gangesehen werden kann.
Die Arbeit wurde ini Physikalischen Institut der Technischen Hochschule
Danzig ausgefiihrt. Den1 Direktor des Instituts, Herrn Professor Dr. W. K o s s e l ,
inochte ich fur die Anreguiig zur Arbeit und fur sein forderndes Interesse meinen
besonderen Dank aussprechen. Die Arbeit war in1 August 1942 ahgeechlosseii,
Bus auBeren Griindeii erfolgt die Veroffentlichuiig erst jetzt 23).
23) Herr Dipl.-Ing. W. L a n g h a t i m Winter 1013/14 im Studicnurlaub mit derselben Versuchsanordnung einige illessungen nn Cii- und Ni-Folicu gemacht, seine
Ergebnisse werden in dcr ,,Optili", z. %. i m Druclc, rerijffcntlicht.
H e i d e n h e i i n , Moricke-Str. 13.
(Bei cler Redalrtioii eingegangen a m 29. 1'2. 1944.)
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