I;- ■
-v.- V
H
h'
'te:
fe:
-ocr page 3- -ocr page 4-\ :V
-ocr page 5-DE GEIGERTELLER EN ZIJN BRUIKBAARHEID
VOOR INTENSITEITSMETINGEN
DE GEIGERTELLER EN ZIJN BRUIKBAARHEID
VOOR INTENSITEITSMETINGEN
TER VERKRIJGING VAN DEN GRAAD VAN
DOCTOR IN DE WIS- EN NATUURKUNDE
AAN DE RIJKS-UNIVERSITEIT TE UTRECHT
OP GEZAG VAN DEN RECTOR MAGNIFICUS
DR. C. W. VOLLGRAFF, HOOGLEERAAR IN DE
FACULTEIT DER LETTEREN EN WIJSBEGEERTE,
VOLGENS BESLUIT VAN DEN SENAAT DER
UNIVERSITEIT TEGEN DE BEDENKINGEN VAN DE
FACULTEIT DER WIS- EN NATUURKUNDE TE VER-
DEDIGEN OP MAANDAG 8 JUNI 1936,
DES NAMIDDAGS TE 4 UUR, DOOR
MACHIEL WILLEM FREDERIK SCHREGARDUS
geboren te koedoes (java)
1936
DRUKKERIJ Fa. SCHOTANUS ö JENS - UTRECHT
Aan mijn Vrouw.
Aan mijn Ouders.
Bij het beëindigen van mijn universitaire opleiding is het mij
een behoefte, U, Hoogleeraren en oud-Hoogleeraren in de Facul-
teit der Wis- en Natuurkunde, mijn dank te betuigen voor het
genoten onderwijs.
In het bijzonder ben ik U, Hooggeleerde Ornstein, Hoog-
geachte Promotor, erkentelijk voor Uw leiding gedurende de jaren
welke ik in Uw laboratorium werkzaam heb mogen zijn. Uw aan-
moedigende belangstelling heeft in niet geringe mate bijgedragen
tot het volbrengen van dit onderzoek.
Zeergeleerde Minnaert, voor de hulp, die Gij mij, ondanks
Uw drukke werkzaamheden, hebt willen verleenen, betuig ik U
hierbij mijn oprechten dank.
Beste Milatz, voor je altijd-bereide behulpzaamheid gedurende
de jaren, dat we hebben samengewerkt, ben ik je grooten dank
verschuldigd.
Beste Ter Horst, de raad en steun, die ik van jou mocht
ontvangen, zijn voor het tot stand komen van dit proefschrift van
groot belang geweest.
Rutgers en Frederik. ik ben ten zeerste dankbaar voor het
feit. dat jullie beiden mij ten allen tijde van dienst hebt willen zijn.
M
ikâ^
-ocr page 13-De Geigerteller werd in den aanvang eerst gebruikt voor het
meten van a deeltjes. Zij is langzamerhand een instrument gewor-
den, dat behalve voor kernphysisch werk, ook geschikt scheen voor
het verrichten van lichtmetingen.
Bij dit onderzoek is het doel niet zoo zeer geweest, te trachten de
tellerwerking te onderzoeken, als wel om de geschiktheid van het
instrument als intensiteitsmeter voor licht na te gaan. Te dien einde
werd in dit proefschrift in de eerste plaats een aantal eischen onder-
zocht, waaraan een Geigerteller als intensiteitsmeter heeft te vol-
doen.
Daar echter de fouten van een instrument eerst in het gebruik aan
het licht komen, moet echter tevens door dit gebruik zijn deugdelijk-
heid bewezen worden. In de tweede plaats werd met een Geiger-
teller de optische aanslagfunctie van de resonnantielijn van kwik, —
de 2iPi—liS Q overgang —, gemeten.
Deze aanslagfunctie is alleen langs electrische weg gemeten.
Hierbij deden zich belangrijke onderlinge verschillen voor. Het bleek
n.1., dat door sommige auteurs vlak boven de kritische aanslag-
spanning, een scherp maximum werd gevonden. Een tweede maxi-
mum trad 15 Volt later op. Anderen vonden dit eerste maximum
niet. Het tweede maximum echter werd door allen gemeten.
Het is nu belangrijk om langs optische weg, hoewel men op deze
wijze niet volkomen hetzelfde meet, te trachten uit te maken of dit
eerste maximum werkelijk bestaat. De twee maxima lagen ver genoeg
uiteen om langs optische weg, waarbij de nauwkeurigheid om snel-
heden te meten minder groot is als bij de electrische methode, ge-
meten te worden.
HOOFDSTUK I
HISTORISCHE ONTWIKKELING EN DE
GEIGERTELLER IN HET ALGEMEEN
§ 1. Principe van Rutherford en Geiger.
Om de totale hoeveelheid a deeltjes te bepalen, welke door een
gram radium wordt geëmitteerd, werd door Rutherford en
G e i g e r in 1908 i) een toestel ontworpen, dat in staat was geheel
automatisch elk a deeltje, dat een zeker volume, — de telruimte —,
doorliep, aan te geven.
Nu kan de ionisatie door een a deeltje veroorzaakt direct met
een gevoelige electrometer gemeten worden 2), mits de dracht van
dit a deeltje niet te kort is. Deze methode heeft echter een nadeel,
n.1. dat de groote aanwijstijd van de electrometer het snel tellen van
deeltjes onmogelijk maakt. Evenwel gelukte het deze primaire ioni-
satie door middel van stootionisatie eenige duizenden malen te ver-
grooten, zoodat de oorspronkelijke ionisatie, met een ongevoeliger
doch sneller instrument, direct aantoonbaar wordt. Het hooge veld,
vereischt om de primaire ionen een snelheid te geven, noodig voor
deze secundaire ionisatie, werd verkregen door op een draad, axiaal
gespannen in een metalen cylinder, een spanning varieerende tus-
schen 1000 en 2000 Volt, t.o.v. de cylinder aan te leggen. De poten-
tiaal van de draad was hierbij positief ten opzichte van de cylinder,
terwijl de druk van het gas waarin het geheel zich bevond, eenige
cm kwik bedroeg.
Rutherford en Geiger. Proc. Royal Soc. 81 - 141 - 1908.
Zieger t. Zeits. f. Physik. 46-668- 1928.
-ocr page 16-Om de juiste spanning te vinden, noodig tusschen de draad en de
cylinder, werd een bundel y stralen door de cylinder gestuurd. De
spanning werd nu zoover opgevoerd tot de primaire ionisatiestroom
voldoende vergroot was.
Met dit instrument gelukte het inderdaad voor de eerste maal op
directe wijze, door middel van zijn lading, het a deeltje individueel
aan te toonen.
Dit principe van Rutherford en Geiger heeft zich nu op
twee wijzen verder ontwikkeld:
1.nbsp;tot de Geigerteller, waarmee het ook mogelijk is ^-deeltjes
aan te toonen.
2.nbsp;tot de ionisatiekamer.
§ 2. De Geigerteller.
Het in § 1 beschreven toestel bleek op ß en y stralen slechts zeer
weinig te reageeren. Wel kon elk ß deeltje een uitslag teweeg bren-
gen, echter was deze zoo klein, dat zij vaak aan de aandacht ont-
snapte. Het gelukte G e i g e r i) om het vorige type als detector
zoowel voor ß deeltjes als voor y stralen geschikt te maken. Hij
gebruikte hiertoe niet de cylindervorm, doch een plaat waartegen-
over zich een metalen punt bevond. De aangelegde spanning werd
vlak onder de doorslagspanning van het vulgas gekozen. Indien nu
een geladen deeltje in de ruimte tusschen punt en plaat trad, werd,
— zelfs al had het oorspronkelijk een zeer geringe snelheid en dus
een zeer gering ioniseerend vermogen —, een ontlading ingeleid,
welke echter onmiddellijk daarop uitdoofde. Deze ontladingsduur
bleek nu onafhankelijk te zijn, of men met een a deeltje, dan wel
met een losgeslagen photoelectron te doen had.
Het eerste gevolg hiervan is, dat men niet meer kan nagaan of
het deeltje, dat de ontlading deed ontstaan van klein, dan wel van
groot ioniseerend vermogen was, aangezien de doorgegane hoeveel-
heid electriciteit in beide gevallen dezelfde was. Het apparaat heeft
1) Geiger. Phys. Zeit. 14-1129-1913.
-ocr page 17-dus, hoewel het gevoeliger is dan het oorspronkelijke type, zijn ver-
mogen om naar het ionisatievermogen te differentieeren, verloren.
Het tweede gevolg hiervan is, dat men met dit soort teller in
principe in staat is intensiteitsmetingen te doen, daar n.1. ook photo-
electronen een dergelijke ontladingsstoot teweeg kunnen brengen.
Onder de „Geiger-tellerquot; wordt nu het beschreven apparaat ver-
staan. Van principieel belang is het, dat men de stroomstoot welke
bij de ontlading ontstaat, verder langs electrische weg, kan verster-
ken, door middel van radio-versterkers i^). Hierdoor wordt het
mogelijk relais te bedrijven, zoodat men in de eerste plaats snel, —
het oplossend vermogen van het telapparaat kon nu zeer opgevoerd
worden —, en in de tweede plaats automatisch kon gaan tellen, het-
geen vanzelfsprekend een tijdsbesparing geeft 2).
Door het toepassen van een kunstgreep is het echter aan Geiger
enKlempererS) gelukt, om bij het tellen een scheiding te maken
tusschen «deeltjes en protonen aan de eene en /3deeltjes aan de
andere kant. Het bleek n.1. dat er een potentiaalgebied te kiezen
viel, zoodanig dat de teller nog werkte, terwijl alleen «-deeltjes en
protonen aangegeven werden, doch geen ß deeltjes. Daarboven lag
een potentiaal gebied, waardoor de drie soorten deeltjes de ontla-
ding inzetten.
§ 3. De lonisatiekamer.
De tweede ontwikkeling, de ionisatiekamer, zal hier slechts vol-
ledigheidshalve, en daarom kort, besproken worden. Behalve dat
men hiermede deeltjes door middel van hun electrische lading kan
aantoonen, verkrijgt men enkele gegevens omtrent hun ioniseerend
vermogen, daar hier verschillende primaire ioniseerende stroomen
niet tot dezelfde totale hoeveelheid doorgevoerde electriciteit leiden.
Hiertoe is uit de aard der zaak noodig, dat men of de primaire
ionisatie direct meet dan wel na eerst volkomen evenredig versterkt
M Gr ein ach er. Phys. Zeit. 23-361 - 1924.
H. Alfen en Per Ohlin. Zeit. f. Phys. 90-416- 1934.
') Geiger en Klemper er. Zeit. f. Phys. 49-753- 1928.
te hebben. De opstelling is in beginsel geheel dezelfde als bij de
oorspronkelijke proef van Rutherford en Geiger, echter is
de spanning veel lager. Was men daar in het gebied van de stoot-
ionisatie, hier werkt men in het gebied van de verzadigingsstroom.
De metingen geschieden op twee wijzen; zoowel direct met een
zeer gevoelige electrometer i) 2) als met een zeer gevoelige ver-
sterkingsinstallatie 3) 4). De ionisatie van een /3 deeltje kan men
hiermede echter nog niet meten.
De ionisatiekamer heeft tegenover de Wilsoncamera dit voordeel,
dat men gedurende zekere tijd continu meten kan, terwijl men met
de Wilsoncamera telkens momentopnamen maakt. Men kan slechts
eenige expansies per minuut maken terwijl bij elke expansie slechts
een fractie van een secunde nuttig effect heeft. Voor dat men tot
de volgende opname overgaat, moet eerst de expansieruimte weer
tot rust komen en moeten de nevelresten verdwenen zijn.
Het nadeel van de ionisatiekamer echter is, dat men een snel
proton niet van een langzaam a deeltje kan onderscheiden, aange-
zien het ioniseerend vermogen, — wat hier uitsluitend gemeten
wordt —, van beide gelijk is.
§ 4. Algemeene Eigenschappen van de Geigerteller.
Het principe van de algemeene schakeling is afgebeeld in fig. 1.
Hierbij is T de teller welke bestaat uit een metalen cylinder C en
een daarin axiaal gespannen draad D. Inplaats van een volle cylin-
der mag men zich ook een halve cylinder denken, terwijl de teller
eveneens de vorm: punt tegenover plaat, hebben kan. Principieel
maakt dit geen verschil. De potentiaal van de draad is positief ten
opzichte van de cylinder. Draad en cylinder bevinden zich in een
luchtdicht-afgesloten buis, waarin de gasdruk enkele cm kwik be-
draagt. De benoodigde spanning wordt geleverd door de spannings-
1) Bruno Zipprich. Zeit. f. Phys. 96-328- 1935.
Bruno Zipprich. Zeit. f. Phys. 96-337- 1935.
3) Greinacher. Zeit. f. Phys. 36 - 364-1926; 44-319- 1927.
Franz. Zeit. f. Phys. 63-370- 1930.
bron S, welke uit batterijen, echter even goed uit een gelijkrichter-
installatie kan bestaan. Tusschen deze spanningsbron en de cylinder
is een hooge weerstand Ri (10« a IQio Q) geschakeld. Tusschen
draad en aarde bevindt zich de weerstand Rg {10^ a 10» Q). De
stroomstoot, welke bij een ontlading tusschen C en D ontstaat, wekt
een spanningsverschil tusschen de uiteinden van Rg op. Dit span-
ningsverschil wordt door middel van een versterker F vergroot en
registreerbaar gemaakt.
Fig. 1.
Belangrijk is nu, de afhankelijkheid na te gaan van het gemiddeld
aantal ontladingen per tijdseenheid als functie van de tusschen D
en C aangelegde spanning. Om deze ontladingen te weeg te bren-
gen kan men een y straler in de nabijheid van de teller plaatsen,
of wel ultraviolet licht op de binnenwand van de cylinder werpen,
waardoor photo-electronen vrijkomen. Men verkrijgt dan de curve,
welke door fig. 2 wordt weergegeven. Het blijkt dan, dat bij een
bepaalde spanning V^ de ontladingen beginnen op te treden, dat
daarna het aantal sterk met de spanning toeneemt en vanaf een
zekere spanning Vp constant blijft tot Vq . De toename van het
gemiddelde over het stuk Vp —V q behoeft niet meer dan slechts
enkele procenten te bedragen. Van V ^ af neemt het gemiddelde
weer snel toe met de spanning. Ten slotte treedt de continue ont-
lading op.
Fig. 2.
Dit van de spanning onafhankelijke gedeelte Vp—Vq is voor
het werken met tellers van het allergrootste belang. Immers hierdoor
behoeft de spanning niet volkomen constant te zijn, wordt het ver-
richten der waarnemingen zeer vergemakkelijkt en tevens het ver-
trouwen in de teller vergroot.
De breedte van het horizontale stuk, — wat het telgebied ge-
noemd wordt —, varieert nu van enkele tot eenige honderden Volts
en hangt af van de gasdruk, buitenweerstand Ri (zie fig. 1), draad-
dikte en gasvulling.
In het algemeen kan men zeggen dat door verhooging van de
druk het telgebied vergroot zal worden 2) echter zal de werkspan-
ning eveneens verhoogd worden wat als een nadeel valt aan te
merken. Bij het verhoogen der weerstand Ri zal ook het telgebied
vergroot worden.
Men beschikt nu over een elegante methode om een variabele
weerstand te krijgen: men neemt n.1. inplaats van de weerstand Ri
een radiolamp in de keten op, die in zijn verzadigingsgebied werkt.
Door middel van de gloeistroom van die lamp kan men dan de
anodestroom tusschen wijde grenzen variëeren. De lamp neemt dan,
wat stroombegrenzing betreft de rol van Ri over, echter met dit
voordeel, dat men continu en zonder veel moeite van weerstand kan
veranderen 1).
Ook door verdikking van de draad verkrijgt men vergrooting van
het telgebied echter gepaard gaande met hetzelfde nadeel als bij de
verhooging van de druk. Naar aanleiding hiervan zij nog opgemerkt
dat er reeds lange tijd verschil van meening bestaat over het al dan
niet, van een kunstmatige oxydhuid voorzien van draad en cylinder
of een van beide. Onderzoekingen door ons en door Henning
en S c h a d e verricht 2) hebben echter uitgemaakt dat er geen ver-
schil behoeft te bestaan tusschen tellers met en tellers zonder oxyd-
huid. De werking van deze oxydhuid is nl. geen andere dan die van
de buitenweerstand Ri.
Over de invloed van de gasvulling kan in het algemeen weinig
gezegd worden. Waterstof levert goede gebieden en betrekkelijk
lage werkspanningen. Stikstof daarentegen levert geen goede ge-
bieden. Bij de edele gassen, indien vrij van verontreinigingen, krijgt
H. Knie p kamp. Phys. Zeit. 30-237-1929.
M E. Henning en R. Schade. Zeit. f. Phys. 90-597- 1934.
men, als er een hooge gasdruk gebruikt wordt, buitengewoon lange
gebieden. Tevens is de werkspanning dan laag i). Door de minste
verontreiniging wordt deze echter weer zeer verhoogd.
Ook indien een teller niet kunstmatig tot ontladingen gebracht
wordt, treden deze af en toe op. Dit zoogenaamde nuleffect of
donkereffect wordt voor het grootste gedeelte veroorzaakt door cos-
mische straling en y stralen der omgeving. Het donkereffect ver-
toont, zooals ook wel te verwachten valt, dezelfde afhankelijkheid
van de spanning, als bij kunstmatige ontladingsstooten.
§ 5. Teller werking.
Het zijn Werneri), SchulzeS) en A. von Hippel»)
geweest die de voornaamste bijdragen geleverd hebben tot de ver-
klaring van de tellerwerking.
K
_nj-LJirLrLn_rLn-
Fig. 3.
Schulze heeft ingezien, dat men de tellerwerking als volgt kon
opvatten. Denkt een neonlamp (zie fig. 3) Ne parallel over een
condensator C geschakeld. Deze condensator verkrijgt zijn span-
ning van een batterij via een hooge weerstand R. De capaciteit van
1)nbsp;S. Werner. Zeit. f. Phys. 90-384- 1934; 92-705- 1934.
2)nbsp;W. S c h u 1 z e. Zeit. f. Phys. 78 - 92 - 1932.
') H. von Hippel. Zeit. f. Phys. 97-455- 1935.
-ocr page 23-de neonlamp denke men zich opgenomen in die van C. Is nu de
doorslagspanning van Ne, Vd, dan zal, wanneer de condensator
C de spanning Vd verkregen heeft, de neonlamp gaan branden.
Indien nu de weerstand R zoo groot gekozen is, dat de stroom
welke door de lamp Ne afgenomen wordt, grooter is dan die waar-
mee de condensator door de batterij gevoed wordt, dan zal C zich
ontladen totdat de spanning zoo ver gezakt is, dat de neonlamp
uitgaat. C zal dan weer opgeladen worden tot Vd, waarop weer
doorslag zal plaats hebben. Kiest men nu echter de batterij zoo-
danig, dat C een spanning V krijgt, welke onder Vd ligt, dus
Vlt;Vd, dan kan er toch doorslag van Ne optreden, mits er een
oorzaak van buitenaf komt, b.v. ionisatie van het gas. De neonlamp
zal dan wel gaan branden, echter door de oorzaken, welke hierboven
reeds uiteen zijn gezet, vanzelf weer uit moeten gaan.
Bij een Geigerteller zijn C en Ne ineengebouwd, terwijl men, bij
oxydatie van de draad, tevens de weerstand R ingebouwd heeft.
W e r n e r heeft de eigenschappen van de teller bestudeerd, in
afhankelijkheid van gasinvloed, draaddikte en druk, in verband met
de stroomspanningskarakteristiek van de coronaontlading en opge-
merkt, dat voor het blijven bestaan van deze coronaontlading een
zekere minimale stroomsterkte vereischt is.
Von Hippel liet zien, dat voor de telwerking zooals
S c h u 1 z e zich die voorstelde, een verschil tusschen doorslagspan-
ning en brandspanning noodzakelijk is en verklaarde dit tevens door
middel van ruimteladingen. Het gelukte hem de waarnemingen van
W e r n e r vanuit dit gezichtspunt te begrijpen.
HOOFDSTUK II.
DE GEIGERTELLER ALS INTENSITEITSMETER
§ 1. T'e onderzoeken eigenschappen.
Een der eersten, die van de teller gebruik maakte om intensiteiten
te meten, is R a j e w s k i i) geweest, die dit principe op mitogine-
tische stralingsmetingen toepaste. Tevens probeerde hij eenige
photo-electrische lagen in de tellers te bouwen.
Door Locher2) is echter het probleem van de photo-electrische
lagen in tellers onderzocht, voor het ultraviolette zoowel als voor
het zichtbare licht. Helaas vermeldt hij echter geen gegevens in
absolute maat omtrent de door hem behaalde gevoeligheden, zoodat
men nog niet kan beoordeelen of men met deze lagen tegen de be-
staande methoden kan concurreeren.
Latere onderzoekingen van B. Sturm 3) en van K. H.
Kreuchen4) leveren absolute gegevens over de gevoeligheden
van metaallagen in tellers gebouwd.
Het groote voordeel dat een Geigerteller heeft boven andere
electrische meetapparaten, is wel aan de groote stroomgevoeligheid.
gepaard gaande met zijn vermogen om te accumuleeren, te danken.
Ter vergelijking der verschillende methoden kan men het volgende
opmerken: Met een photocel waarvan de photostroom door een ver-
Rajewski. Pliys. Zeit. 32- 121 - 1931.
Locher. Phys. Rev. 525-42- 1932.
B. Sturm. Zeit. f. Phys. 94-85- 1935.
K. H. Kreuch en. Zeit. f. Phys. 94-549- 1935; 97-625- 1935.
-ocr page 25-sterker vergroot en vervolgens met een galvanometer gemeten wordt,
zijn ongeveer 1000 electronen per sec. als photostroom noodig, om
dit tenslotte als waarneembaar effect op de galvanometerschaal, bij
de gebruikelijke opstellingen waar te nemen. Zijn er nu gemiddeld
50 lichtquanten noodig om 1 electron uit de photoelectrische laag
vrij te maken, dan is dus de kleinst aantoonbare intensiteit gegeven
door 5X10^ quanten per secunde. De storing door de thermische
emissie is hierbij eenvoudigheidshalve verwaarloosd.
Een teller echter, welke een donkereffect van 7 per minuut heeft,
kan gemakkelijk 1 tik in de minuut aantoonen. Of wel met een nuttig
effect van 10—6 voor de photo-electrische laag, d.w.z. dat er 10®
quanten noodig zijn om 1 electron los te maken, kan men alreeds
een zelfde minimaal effect juist aantoonen. Om eenige nauwkeurig-
heid te bereiken, zou men, dank zij de statistische fluctuaties, lang
moeten waarnemen.
Door Tevesi) is nu een opstelling gepubhceerd, waarmee hij
zeer kleine lichtintensiteiten meten kon. Een electrometer werd door
de photostroom van een photocel opgeladen. Kende men de ladings-
gevoeligheid van de electrometer dan was daaruit te vinden, hoe
groot de werkelijke lading geweest was, die door de electrometer
aangewezen werd. Deze lading zal dus een maat zijn voor de hoe-
veelheid licht, welke op de photocel gevallen is. De methode is zeer
gevoelig, heeft echter tot nadeel dat het experimenteel zeer lastig
is, door de gecompliceerdheid van de opstelling en door de gevoe-
ligheid van lekstroomen. Vergelijkt men daarbij de betrekkelijke
eenvoudigheid van een Geigerteller, dan is het dus de moeite waard,
hem op eigenschappen, die hem geschikt kunnen maken als inten-
siteitsmeter, te toetsen.
De tot dit doel te onderzoeken punten zijn de volgende:
1.nbsp;Het nuleffect zoo klein mogelijk maken.
2.nbsp;Onderzoek van het telgebied.
3.nbsp;Evenredigheid tusschen invallende intensiteit en het aantal der
daardoor ontstane ontladingsstooten toetsen.
Teves. Ann. der Phys. 14-57- 1932.
-ocr page 26-4. De statistische verdeeling der ontladingen over voorgeschre-
ven tijdsintervallen nagaan.
§ 2. Nuleffect en Gebiedsonderzoek.
Dat het nuleffect van een teller zoo klein mogelijk moet zijn is
duidelijk. Immers, het is een storend effect, waar het eigenlijke
effect nog bovenuit moet komen. Zoowel het nuleffect als het te
meten effect hebben beide hun statistische schommelingen. De
nauwkeurigheid van de meting in een bepaalde tijd zal dus kleiner
worden, naarmate het nuleffect grooter is.
Ziet men af van het aantal donkerstooten, dat door cosmische
straling veroorzaakt wordt, — dit aantal is n.1. zoo klein dat het
slechts een gering gedeelte van het totale donker effect is —, dan
blijft y straling der omgeving over, die men door middel van lood
kan afschermen. Het Physisch Laboratorium te Utrecht verkeerde
in de gunstige omstandigheid, dat geen y straling in de omgeving
aanwezig was. Het bleek nu, dat, indien twee tellers gemaakt
worden uit hetzelfde materiaal, van hetzelfde stuk en dezelfde groot-
te, hierbij verschillend nuleffect op te merken viel. Verschil in ver-
ontreiniging door radio-actieve stoffen in het materiaal van de teller
aanwezig mocht derhalve uitgesloten geacht worden. Het bleek nu
tevens dat dit verschillend nuleffect toegeschreven moest worden
aan onregelmatigheden op het oppervlak van cylinder en draad zelf.
In het algemeen zal het nuleffect dus zijn minimum waarde berei-
ken, indien zoowel draad als cylinder zoo glad mogelijk gepolijst
zijn. Dit in acht nemende, kan men tellers vervaardigen met een
nuleffect van ä 2 tikken per minuut per cm2 oppervlak van de
cylinder (zie § 3). Indien een teller, bestaand uit punt tegenover
plaat gebruikt wordt, is eveneens een glad gepolijste plaat een
vereischte, terwijl de punt een regelmatige vorm dient te hebben,
wil goede werking met klein nuleffect plaats vinden.
Bij de onderzoekingen betreffende het telgebied werden de expe-
rimenten van Werneri), Henning en Schade2) volkomen
Werner. L. c.
Henning en Schade. L. c.
-ocr page 27-bevestigd; derhalve kan volstaan worden met daarnaar te verwijzen.
Slechts zij nog opgemerkt dat een buitengewoon groote invloed op
het telgebied wordt uitgeoefend door het al of niet axiaal loopen
van de draad in de cylinder. Bij niet voldoende centreeren van de
draad kan zelfs het geheele telgebied verdwijnen.
§ 3. Lineairiteit der teller en statistische verdeeling der ontladingen
over de tijdsintervallen.
Aangezien er verschil van meening bestond omtrent de lineairi-
teit 1) maakte dit een onderzoek hiernaar noodzakelijk. Voor de
intensiteitsvariatie werd zoowel de afstandsvariatie als de methode
van stroomsterktevariatie met een geijkte bandlamp toegepast 2). Bij
beide methoden bleek lineairiteit te bestaan, tot een bepaald gemid-
deld aantal ontladingen per tijdseenheid. De afwijkingen die bij
groote aantallen ontladingen optraden moesten echter worden toe-
geschreven aan het onvoldoende oplossend vermogen van het tel-
apparaat. Daar ook de teller zelf een zeker oplossend vermogen
heeft, zouden daardoor eveneens afwijkingen van de evenredigheid
kunnen optreden. Aangezien deze echter van de capaciteit der teller
en van de buitenweerstand afhangen, n.1. het product R X C is
hiervoor bepalend, — waarbij R de weerstand en C de capaciteit —,
kan men deze altijd wel zoo kiezen dat hierdoor geen afwijkingen
van de lineairiteit kunnen voorkomen.
Wil men met een teller behoorlijk kunnen werken, zoo moet een
statistiek van de verdeeling over tijdsintervallen aan toevalswetten
voldoen. Of anders gezegd: er mag geen invloed zijn van de eene
ontlading op de volgende [Rückzündwahrscheinlichkeit 3) ]. Om
hierop een teller te toetsen wordt van de volgende twee waarschijn-
lijkheidsbeschouwingen gebruik gemaakt.
a. Stelt men het gemiddeld aantal ontladingen per tijdseenheid
voor door fi, dan zal de kans, dat een ontlading in een klein tijds-
H. W. Karev en S. F. Rodionov. Zeits. f. Phys. 92-615- 1934.
^) O r n s t e i n—M o 11—B u r g e r. Objektive Spektral Photometrie.
W. Christoph. Ann. der Phys. 23-747- 1935.
interval t zal plaats hebben gegeven zijn doornbsp;De kans nu,
dat de tijdsduur tusschen twee ontladingen grooter zal zijn dan
mt en kleiner zal zijn dan (m l)t wordt dan gegeven door
{\~fitY /uit.
Laat men nu t naar nul naderen, terwijl men mt=T en lt = dT
eindig houdt, dan vinden we voor de limiet van de bovengenoemde
kans:
Lim {l—jut)quot;' /uit —
t^O
Lim (l~,,t) ^ fidT =nbsp;f^dT
t-gt;-0 f^t
waardoor dan de kans, dat één ondading zal liggen in een interval
tusschen T en T dT gegeven wordt. Wil men nu echter de kans
hebben dat de ontlading valt tusschen de tijdstippen o en T^ dan
wordt die gegeven door
Is nu het aantal ontladingen gedurende de zeer lange waarneem-
tijd (lang t.o.v. T^) N geweest, dan is het aantal dat gevallen zal
zijn tusschen de tijden o en T-^ gegeven door
N
volgens de wet van Bernoulli.
Voor de toetsing van deze formule werden de ontladingen ge-
registreerd. Op een zich met constante snelheid voortbewegende
papieren strook werden telkens door een relais fijne puntjes gezet
welke met de ontlading overeenkwamen. De afstand tusschen twee
Marshden en Barrat t. Proc. Phys. Soc. 23-367- 1911; 24-50- 1911.
-ocr page 29-van die punten is nu evenredig met het tijdsinterval tusschen twee
ontladingen. De statistische verdeeling werd nu getoetst door deze
afstanden uit te meten en in de formule te substitueeren.
b. Bij deze tweede afleiding denke men zich de tijd verdeeld in
N intervallen. Het gemiddelde aantal ontladingen per interval is
V 2). De kans, dat n ontladingen van het totale aantal Nv in een
interval der verdeeling valt wordt nu gegeven door
/*T \ Nv] |
n |
/ 1 \Nv-n | |
n ) |
[nj |
1 \n I__l_Y^v—n {Nv) !
Njnbsp;n! (Nv—n) !
/
N
Is N zeer groot, zoodat men n verwaarloozen mag ten opzichte
van Nv dan zal deze kans gegeven worden door:
—V vn
Ne —
n!
Bij deze tweede toetsing werden de ontladingen op dezelfde wijze
geregistreerd als bij de vorige. Ook hier werden de tijdsintervallen
uitgemeten als afstanden op de strook.
Het bleek nu inderdaad zoo te zijn, dat er tellers waren, die niet
aan deze wetten voldoen, b.v. indien men buiten het telgebied komt,
in de tweede stijgende tak van fig. 1. Hier blijkt een verhoogde kans
op een ontlading te bestaan, gedurende de tijd, onmiddellijk vol-
gende op de afgeloopen ontlading. Echter bleken er ook tellers te
2ijn, waarbij zich dit reeds in het telgebied voordeed. Periodiciteit in
de ontladingen kwam veelvuldig voor. Deze tellers bestonden uit
een halve cylinder met daarin een axiaal loopende draad. Genoemde
moeilijkheden traden voor het eerst op toen getracht werd de tellers
te ontgassen. Voordat zij ontgast werden bleken zij aan alle eischen
te voldoen, daarna echter hadden zij alle teleigenschappen verloren.
Rutherford, Geiger en Bateman. Phil. Mag. 20-698- 1910.
Rutgers van der Loef f. Physica. 668 - 1 - 1934.
-ocr page 30-Het vermoeden rees, dat hierbij wandontladingen een rol spelen.
Derhalve werd om de buitenkant van een goedwerkende teller (zie
fig. 4) een koperen mantel M aangebracht, welke vervolgens met
een electrometer E werd verbonden. Bij aanzetten van de spanning
tusschen D en C gaf E slechts een geringe uitslag, welke door
electrostatische inductie werd teweeg gebracht. Bij de eerste ont-
lading nam echter de uitslag plotseling toe, de daarop volgende
ontlading vergrootte de uitslag nog meer. Hetgeen doorging totdat
een maximale uitslag bereikt was, wat na een aantal van 4 a 5 ont-
ladingen het geval is. Verdere ontladingen droegen daarna niet
meer aan de uitslag bij. De electrometer werd vervolgens geaard
en daarna de spanning tusschen C en D afgezet, waarop E uitsloeg
en pas na eenige minuten in zijn ruststand terugkeerde.
Fig. 4.
Er werd dus aan de binnenkant van het glas een wandlading
opgebouwd, die betrekkelijk langzaam weer weg kon lekken. Het
teeken van deze lading bleek positief te zijn, wat op positieve ionen
wees (het vulgas was waterstof). Bij de ontgaste tellers bleek nu
echter, dat die ionenbergen zich tot veel grootere hoogten konden
opwerken en ze tevens, — wat ook wel voor de hand lag —, langer
konden standhouden. Immers, bij het ontgassen wordt het glas op
een temperatuur van 300° gebracht, zoodat het waterhuidje aan de
binnenzijde van het glas verdwijnt, waardoor de lekweerstand dus
zeer vergroot wordt. Nu moest aangenomen worden, dat deze wand-
ladingen instabiel werden ten gevolge van het feit, dat ze niet
meer weg konden lekken, waardoor de bovengenoemde periodiciteit
optrad.
/C
Fig. 5.
Er werd nu door verdampen op de binnenwand van het glas een
nietalen mantel gebracht, zoodanig dat de weerstand tusschen de
electroden hoog bleef. Van buitenaf kon deze mantel op spanning
gebracht worden. Inderdaad bleken nu de tellers vóór en na het
ontgassen even goed te werken indien de inwendige mantel op een
bepaalde positieve spanning, die overigens tusschen ruime grenzen
gevarieerd kon worden, gebracht werd. Het feit deed zich voor,
dat bij deze tellers het nuleffect ongewoon klein was. Naar aan-
leiding hiervan werden verdere proeven gedaan met tellers welke
uit een bol bestonden. Hierin werd tegenover de binnenwand een
metalen punt van een stift aangebracht. Deze stift ging door het
middelpunt van de bol. De afstand van de punt tot de binnenwand
was niet aan vaste afmetingen gebonden (fig. 5). De bol werd
door middel van de spiraal S, — waarin een zilverstaafje —, ver-
zilverd. Deze spiraal kon met behulp van een magneet in en uit de
bol getrokken worden. Om de punt kon een glazen buisje b gescho-
ven worden. Het bleek weer, dat de geheele tellerwerking verstoord
werd door het aanbrengen van het glazen buisje, indien dit zeer
goed gereinigd was, dus een hooge weerstand had. Werd dit buisje
mee verzilverd en kon men het van buitenaf op spanning brengen,
dan werkte de teller normaal. Had dit glasbuisje echter niet een
zoo hooge weerstand dan trad de storende werking niet op; echter
vertoonde de teller een hoog nuleffect. Bij verzilvering en met het
geven van uitwendige spanning liep dit sterk terug.
Het toenemen van het nuleffect moet dus toegeschreven worden
aan instabiele ionenlagen.
Het is niet noodzakelijk bij het type van de halve cylinder een
inwendige mantel aan te brengen. Door niet te ontgassen en geen
al te droog vulgas in te brengen wordt hetzelfde bereikt. Dit is
reeds door Kniepkampi) opgemerkt.
Hieruit volgt, dat een teller bestaande uit een geheele cylinder,
ten opzichte van bovengenoemde ruimteladingen een gunstiger
positie inneemt; trouwens ook wat telgebieden betreft, kan men met
dit type breedere gebieden verkrijgen dan met de halve cylinder.
Het blijkt dus mogelijk tellers te maken waarvan de statistische
verdeeling over voorgeschrevven tijdsintervallen geheel door toe-
valswetten beschreven kan worden. Derhalve mogen ook de resul-
taten statistisch behandeld worden.
H. Kn iep kamp. L.c.
-ocr page 33-§ 4. Lichtgevoelige lagen en vergelijking van de teller met de
photografische plaat.
De gevoeligheid van de teller kan men, door de volgende punten
in aanmerking te nemen, opvoeren;
a.nbsp;Het nuleffect verkleinen.
b.nbsp;De opening vergrooten.
c.nbsp;Het nuttig effect van de photo-electrische laag verhoogen.
a.nbsp;Hiervoor wordt naar § 2 van dit hoofdstuk verwezen en bij de
volgende overwegingen wordt het nuleffect reeds zoo laag mogelijk
gedacht.
b.nbsp;Om zoo groot mogelijke opening te verkrijgen is het Geiger-
tellertype, welk uit de halve cylinder bestaat, het voordeeligst. Im-
mers, niet alleen is het te belichten oppervlak het grootst, ook is de
verhouding van nuttig tot totaal oppervlak het grootst. Dit heeft
tot gevolg, dat bij dit type het nuleffect zeer sterk kan worden ge-
drukt, zoodat ook dit de aangewezen vorm voor een teller is als
intensiteitsmeter.
c.nbsp;In het ultraviolet is het zeer eenvoudig photo-electrische lagen
te verkrijgen. Elke stof heeft zijn drempelwaarde ongeveer in het
gebied van 2200 tot 3000 A liggen, terwijl men deze natuurlijke ge-
voeligheid door middel van ontladingen in waterstof kan verhoogen.
Het nadeel hiervan is, dat men lagen krijgt, welke met de tijd in
gevoehgheid veranderen. Indien deze verandering discontinu en
onreproduceerbaar is, is de laag voor een Geigerteller onbruikbaar,
juist door het feit, dat men hierbij geruimen tijd noodig heeft om
een meting te verrichten.
Bij koper als photo-electrische laag bleek, dat gedurende lange
tijd de gevoeligheid constant bleef. Om dit te toetsen werd voor de
teller een gloeilampje gezet. De gloeistroom werd bij de verschil-
lende belichtingen op dezelfde waarde gehouden. Het ultra-violette
licht, dat dit lampje uitstraalde, ondanks het feit dat de ballon van
glas was, was reeds voldoende om de teller te doen werken. Het
bleek nu, dat binnen de meetfout gedurende 8 uren geen verloop te
constateeren viel. Dit is in overeenstemming met de metingen van
K. H. Kreuch en 1). Bij zink werd gedurende de eerste dagen
na het vervaardigen van de teller een groote verandering van de
gevoeligheid geconstateerd. Daarna bleef ook deze vrijwel constant.
De groote moeilijkheid is echter, ook in het zichtbare gebied
photo-emissie te verkrijgen. Men moet dan overgaan tot de alkali-
metalen, zal van eenige gevoeligheid sprake zijn. Lochers) ver-
vaardigde deze lagen door de alkali-cyaniden op de cylinder te
smelten en daarna door middel van een ontlading in waterstof te
activeeren. Aangezien door hem geen gegevens verstrekt zijn in
absolute maat over de gevoeligheid van dergelijke lagen, werden
dezelfde lagen door ons geprepareerd. Behalve het feit, dat zij be-
trekkelijk ongevoelig waren, bleken zij, wat hun gevoeligheid betreft,
zeer instabiel te zijn, zoodat deze lagen ons onbruikbaar voorkomen.
Het mislukken van het maken van tellers door direct indampen
der alkali-metalen door L o c h e r, wat hij toeschreef aan het ver-
lagen van de glasweerstand tusschen de ingesmolten electroden,
moet, daar deze lagen zeer dun te houden zijn, een andere grond
hebben. Weerstandsmetingen aan photo-cellen en aan dunne alkali-
lagen bevestigden dat de weerstand voldoende hoog bleef. Men
moet Lochers mislukking toeschrijven aan de thermische emissie,
die bij de alkalimetalen bijzonder hoog is 3).
De kans op slagen bij het inbouwen in tellers van lagen, met
photo-electrische emissie in het zichtbare gebied zal dan ook af-
hangen van de mogelijkheid, deze thermische emissie eenige tien-
tallen malen te verkleinen.
Om de photografische plaat met de teller te vergelijken, moet men
bedenken, dat bij de photografische plaat de energie per cmS voor
de zwarting maatgevend is; bij de teller daarentegen is de energie
per oppervlakte-eenheid van geen belang. Hierbij speelt alleen de
1) K. H. Kreuchen. L. c.
^) L o c h e r. L. c.
d e B o e r. Electron Emission and Adsorption Phenomena, bl. 344.
-ocr page 35-totale, in de teller vallende, energie een rol. Een spectraal-apparaat,
lichtsterk voor de photografische plaat, zal lichtzwak zijn voor de
teller. Bij de volgende vergelijking zal derhalve opgegeven worden
de energie per tijdseenheid per cm2 noodig, ten einde in dezelfde
tijd die voor de teller vereischt is, om tot de nauwkeurigheid van
3 % te komen, een zwarting van 50 % te krijgen, bij 2200 A.
De teller, welke uit koper bestond had bij 2200 A 10^ quanten
noodig om 1 electron los te maken. Dat wil zeggen, dat bij een
lichtintensiteit van 10^ quanten per secunde na 15 minuten een
aantal van 900 ontladingen is geregistreerd, dus een nauwkeurig-
heid van 3 % behaald is. Om bij 2200 A een zwarting van 50 %
in 15 minuten te verkrijgen, is noodig een energie van 4.10-3 erg.
per cm2 per tijdseenheid, d.i. 4X 10« quanten per secunde per
cm2.1)
Als photografische plaat is de gevoeligste voor het ultraviolet
gebruikt, n.1. llford „Qquot; 1 plaat. Als ontwikkelaar metholborax,
terwijl gedurende 6 minuten bij kamertemperatuur ontwikkeld werd.
De teller, welke zeer ongevoelig was, kan men direct door middel
van een andere laag zooals zink, platina, cadmium en zilver eenige
factoren in gevoeligheid doen toenemen.
Uit de voorafgaande paragraphen mag de conclusie getrokken
Worden, dat een teller bruikbaar is voor intensiteitsmetingen. In
het volgende gedeelte zullen intensiteitsmetingen met behulp van
Geigertellers gedaan worden omtrent de aanslagfunctie van de
kwikresonnantielijn 1849 A (2iPi—PSq). Bij deze korte golflengte
zijn photografische intensiteitsmetingen uiterst bezwaarlijk. De teller
is hier het aangewezen meetinstrument.
In het tegenwoordige ontwikkelingsstadium van de tellers kan
®en zeggen, dat het golflengtegebied, waar men met de teller voor-
deeliger uitkomt, begint bij 2500 A, naar kleinere golflengten toe.
De heeren Krijgsman en Zaalberg betuig ik hierbij mijn dank voor
hun hulp bij deze intensiteitsmetingen.
HOOFDSTUK III
APPARATUUR
In dit hoofdstuk zal de apparatuur beschreven worden zooals
deze bij de intensiteitsmetingen gebruikt werd. In punten weerge-
geven, omvatte deze de volgende onderdeelen:
1.nbsp;Spanningsbron voor de teller (hoogspanningsinstallatie).
2.nbsp;Versterker en telapparaten.
3.nbsp;De gebruikte buis.
4.nbsp;De electrische schakeling van de buis.
§ 1. De hoogspanningsinstallatie.
Gedurende het meten met tellers behoeft de spanning niet abso-
luut constant te zijn, daar immers gelijk in Hoofdstuk II is uiteen-
gezet slechts in het telgebied, waar kleine spanningsvariaties geen
invloed hebben op het aantal ontladingen, met tellers gewerkt wordt.
In verband met deze spanningsvariaties is het echter noodzakelijk,
dat de breedte van dit telgebied minstens 10 Volt bedraagt, zelfs
indien met de zoo constante batterijen gewerkt wordt. Het is nu
evenwel mogelijk de wisselspanning van het stadsnet, door middel
van een transformator te verhoogen, gelijk te richten en op %
te stabiliseeren.
Fig. 6 geef de schakeling van de gebruikte installatie weer.
Hierbij is H T een hoogspanningstransformator van 220 op 2000
Volt. Door middel van een potentiometerschakeling, waartoe de
weerstanden R^ en r^, in de keten zijn opgenomen, kan de primaire
spanning van deze transformator zoodanig geregeld worden, dat
men de secundaire op elke willekeurige waarde tusschen O en 2000
Volt kan instellen. Deze secundaire wisselspanning wordt nu door
de lamp G gelijkgericht en door de condensator Ci gedeeltelijk af-
gevlakt. De gloeidraad van G is geaard. De condensator Ci kan als
nieuwe spanningsbron beschouwd worden, voor de kring bestaande
uit de weerstand Ra (3.106 ra en een radiolamp L^. Een milli-
ampèremeter maakt het mogelijk de stroom voortdurend te contro-
leeren. De lamp Li wordt in zijn verzadigingsgebied gebruikt. Om
dit te bereiken, bleek een anodespanning van 120 Volt, tot bij de
grootste gloeistroom 0,5 ampère welke gebruikt is, voldoende te zijn.
Door middel van de weerstand Rg kan men de gloeistroom van Li
zoo regelen, dat de anodestroom die grootte heeft, om het aan de
uiteinden van Ra en r^ optredende spanningsverschil juist de waar-
de te geven, welke noodig is om de spanning boven 120 Volt weg
te nemen. Ter controle hiervan is een neonlamp Ne tusschen de
gloeidraad van Li en het eindpunt van ra aangebracht. Alles werd
nu zoo ingesteld, dat de neonlamp op het punt stond te gaan
branden.
Het spanningsverschil aan de uiteinden van Rg en ra bestaat nu uit
een gelijkspanning, waarop een zwakke 50-perioden wisselspanning
gesuperponeerd is („rimpelquot;.) De condensator Cg wordt hiermede
opgeladen. Doordat echter de lamp La in de keten opgenomen is,
verkrijgt Ca de hoogste spanning Vm, welke verkregen kan worden
uit de combinatie van de gelijk- en wisselspanning. Immers, de
lamp La laat slechts in één richting stroom door. Is derhalve de con-
densator éénmaal tot Vm opgeladen, dan is ontladen hiervan niet
mogelijk. Elke vijftigste secunde herhaalt de spanning Vm zich.
De condensator Ca dient als spanningsbron voor de Geigerteller
T. Bovengenoemde beschouwingen over de spanning van Ca gelden
echter alleen dan, indien het stroomverbruik klein is. Aan deze voor-
waarde is door de Geigerteller voldaan: bij elke stroomstoot is de
doorgestroomde hoeveelheid electriciteit van de orde van 10-8
Coulomb. Het bleek, dat zelfs indien de spanning zoover opgevoerd
werd, dat de coronaontlading optrad, geen spanningsvermindering
op de statische voltmeters V te constateeren viel, welke over de
condensator C2 geschakeld was. De lekweerstand van de conden-
sator zelf bleek zoo klein te zijn, dat zij geen invloed op de gelijk-
matigheid der spanning uitoefent.
Door middel van een glijcontact over de weerstand lo (105 Q)
werd de spanning op C2 bijgeregeld.
Amp | |||
t-f—-- 1_ |
VoLts
3. 7.
De beschreven schakeling levert een constante gelijkspanning van
hoog voltage, niettegenstaande de toegevoerde wisselspanning kleine
variaties vertoont. De oorzaak hiervan is het feit, dat de verzadi-
gingsstroom van L^ vrijwel onafhankelijk is van de aangelegde span-
ning op de lamp. Het stadsnet vertoont zulke groote spannings-
variaties, — verandering van 10 % zijn geen uitzondering —, dat
hierdoor de eindspanning niet voldoende constant te houden was.
Om deze netschommelingen zoo goed mogelijk te elimineeren diende
een ijzer-waterstof weerstandlamp W, welke opgenomen werd in
de primaire kring van de hoogspanningstransformator. Spannings-
variaties van 30 Volt (zie fig. 7) geven slechts tot stroomvariaties
van 1 % aanleiding. Daar echter dit stabihseeringsvermogen op een
weerstandsverhooging bij temperatuursverhooging berust, mogen
deze spanningsfluctuaties niet al te snel plaats vinden. De weer-
stand r^ diende om de lamp W van de juiste stroom te voorzien.
Spanningsfluctuaties grooter dan 2 Volt werden op de voltmeter
niet waargenomen, bij een totale eindspanning van 800 Volt.
§ 2. Versterker en telapparaten.
Om de stroomimpulsen van de Geigerteller te kunnen registreeren
werd een drietrappige versterker gebouwd, waarvan de schakeling
door fig. 8 weergegeven is. Een luidspreker L werd aangebracht om
een voortdurende controle op het telapparaat te kunnen uitoefenen.
Deze verkreeg zijn stroomstrooten van een aparte lamp, zoodat een
storing van de luidspreker door het telapparaat en omgekeerd, was
uitgesloten.
De ontladingen konden automatisch door middel van twee soor-
-ocr page 41-ten telmechanismen geregistreerd worden. In de eerste plaats werd
een wekker gebruikt, waarvan de onrust verwijderd was. Het anker
was met een relais verbonden, welk door de versterkte ondadings-
stooten in de eindketen van de versterker bedreven werd. Met de
secondewijzer, die precies in 100 tikken eenmaal rondliep, werden
de stroomstooten geteld; de honderdtallen door middel van de
minutenwijzer. Met dit toestel was het mogelijk een oplossend ver-
mogen van i/io secunde te verkrijgen. Werd nu echter een hooger
oplossend vermogen vereischt, dan werd een ander principe toe-
gepast: een papieren strook werd door middel van een electrische
gramofoonmotor met constante snelheid, — de omwentelingssnel-
heid van een dergelijke motor kan op lo/oo constant gehouden
worden —, voortbewogen. Met een relais, dat weer in de eindketen
van de versterker opgenomen was, werd bij iedere ontlading een
fijn puntje op deze strook gezet. Aangezien de strook een snelheid
van 4 m per minuut en het relais een oplossend vermogen van
i/so sec. had, was het mogelijk met de combinatie lint-relais ont-
ladingen te onderscheiden, welke met een tijdsverschil van Vso sec.
op elkander volgden.
§ 3. De gebruikte teller.
Deze bestaat (fig. 9) uit een halve koperen cylinder C, van 2 cm
diameter en 2 cm lengte, aan binnen- en buitenkant glanzend ge-
polijst. De axiaal gespannen draad D is uit platina vervaardigd met
een doorsnede van 0,1 mm. Ook bij deze constructie is tegen onregel-
matigheden gewaakt. Een spiraalveer, aan een der uiteinden van de
draad aangebracht, dient om deze op eenvoudige wijze te kunnen
spannen. Bij het insmelten van de cylinder, hetgeen na het inbrengen
van de draad geschiedde, kan licht tegen de draad gestooten worden
zoodat hierin, ondanks alle voorzorgen toch nog onregelmatigheden
kunnen ontstaan. Dit euvel is op de volgende wijze te verhelpen:
men verhit de draad electrisch, waardoor het platina week wordt,
hetgeen de spiraalveer in staat stelt de kleine bochten uit de draad
te rekken.
De openingen, bij a en b aangebracht, maken het mogelijk, de
-ocr page 42-draad te centreeren, indien dit bij het insmelten niet voldoende was
geschied, waarna ze worden dichtgesmolten.
Ten einde het ultra-violette licht op de cylinder te kunnen
werpen is in de glaswand tegenover de holle kant van de kathode
een soort van tuit aangebracht, waaromheen zich een slijpstuk be-
vindt. Op deze tuit is met piceïne een plaatje fluoriet gekit. De gas-
vulling bestaat uit waterstof van 13^2 cm druk.
m
YHSiTSSS-f
Fig. 9.
Het telgebied werd bepaald door vóór de teller een kwartsband-
lamp te plaatsen, waarvan de gloeistroom op IO/^q constant gehou-
den werd. Bij een voorgeschakelde weerstand van 2.10^ü bleek het
telgebied 80 V te bedragen (fig. 10). De aangelegde hoogspanning
in aanmerking genomen, was deze breedte voldoende.
Met behulp van de methode van de stroomsterktevariaties van
een op stroomsterkte-intensiteit geijkte lamp werd de lineairiteit,
tusschen invallend licht en geregistreerd aantal ontladingsstooten,
nagegaan. Uit fig. 11 ziet men, dat deze lineairiteit vervuld is tot
een gemiddelde van 150 tikken per minuut. Bij de metingen werd
dit gemiddelde dus nooit overschreden. De wekker werd gebruikt
om deze lineairiteit te bepalen. Bij het in grafiek brengen van de
geregistreerde gemiddelden zijn deze op het nuleffect gecorrigeerd.
150
IOC
SO
Adritdl |
/mm |
/ |
/ | ||
/ |
/ | ||||
/ |
/ |
Intensiteit
Fig. 11.
§ 4. Keuze en beschrijving van de gebruikte buis. i)
Alvorens tot de beschrijving van de buis over te gaan is het, met
het oog op de eischen waaraan deze buis zal moeten voldoen, nood-
zakelijk, kort het principe aan te geven, waarop het meten van de
aanslagfunctie berust.
Het is hier de plaats de glasblazer H. C. vanderLey voor zijn onver-
moeide hulp mijn dank te brengen.
PDnp
o 0
H!.
s
R'
nnsrm
/
Fig. 12.
/
Een bundel electronen beweegt zich met bepaalde snelheid in een
veldvrije ruimte, waarin het te onderzoeken gas van lage druk, hier
dus kwik, zich bevindt. Deze electronen worden door een gloeidraad
geleverd. Door middel van roosters wordt uit het totale aantal, in
alle richtingen door de gloeidraad geëmitteerde electronen, een
bundel afgezonderd. De intensiteit van het licht door de aange-
slagen atomen uitgezonden, wordt nu als functie van de snelheid
der electronen onderzocht.
De eischen waaraan de buis zal moeten voldoen, kunnen in de
volgende drie punten kort worden samengevat:
a.nbsp;De electronenbundel moet een gedefinieerde en bekende snel-
heid hebben.
b.nbsp;De electronen, waaruit de bundel bestaat, moeten in iedere
doorsnede loodrecht op de bundel, dezelfde snelheid hebben.
c.nbsp;Op de plaats, waar men de electronenbundel in de veldvrije
ruimte waarneemt, moet het aantal electronen evenredig zijn met
het aantal, dat op de kooi opgevangen wordt.
De gebruikte buis, welke gebouwd is volgens het principe van
M i 1 a t z 1), zal nu aan de hand van fig. 12 besproken worden.
De electronen, door de gloeidraad G geëmitteerd, worden door
het rooster Ri, hetwelk ten opzichte van de gloeidraad een positieve
potentiaal heeft, versneld. Een gedeelte van deze electronen zal
door een cirkelvormige opening, in Ri uitgespaard, heenvliegen.
Boven R^ bevindt zich een tweede rooster R2, dat eveneens van een
opening is voorzien. Onmiddellijk boven dit rooster R2 bevindt zich
de eigenlijke veldvrije ruimte: de kooi K. De intreeopening van deze
kooi en de openingen van R^ en R2 zijn nauwkeurig ten opzichte
van elkaar gecentreerd. Electronen, die de opening in R^ passeeren,
zullen door het rooster R2, dat zoowel een positieve als een nega-
tieve potentiaal ten opzichte van Ri kan bezitten, versneld of ver-
traagd worden. Zij passeeren vervolgens de opening in Ro en
1) J. M. W. Milatz. Physica. 1 -355- 1935.
-ocr page 47-worden daarop door de intree-opening in de kooi geschoten. Dc
eindsnelheid van de electronen wordt bepaald door de potentiaal
van de kooi ten opzichte van de gloeidraad. Om vorming van secun-
daire electronen, welke bij de botsing van de electronenbundel met
het koper, waaruit Ri en Rg gemaakt zijn, tegen te gaan, hebben
de openingen in Ri, Rg en K opeenvolgend grooter wordende
stralen.
Tenslotte wordt de bundel, na de kooi doorloopen te hebben, op-
gevangen door een, van de kooi geïsoleerd aangebrachte plaat P.
De secundaire electronen, welke nu ontstaan, worden door middel
van een tralierooster T verhinderd in de kooi te komen. Het tralie-
rooster heeft dezelfde potentiaal als de kooi. Zal de afschermende
werking voldoende zijn, dan moet de potentiaal van de plaat 10 Volt
hooger zijn. De openingen in het tralierooster zijn zoo groot ge-
kozen, dat de bundel zoo min mogelijk wordt gestoord.
a. Het is nu de vraag, in hoeverre de buis de vereischte punten
benadert. Wil men de snelheid van de bundel op de voltmeter
kunnen aflezen, dan moet de ruimte in de kooi werkelijk veldvrij
zijn, wat zeker niet het geval is.
De eerste oorzaak hiervoor is het onvoldoende afschermend ver-
mogen van de roosters. Indien het le en 2e rooster niet dezelfde
potentiaal als de kooi hebben, zullen door de intree-opening kracht-
lijnen in de kooi gaan loopen. Om deze storende invloed zooveel
mogelijk tegen te gaan, wordt het tweede rooster op dezelfde poten-
tiaal gehouden als de kooi. De taak van het eerste rooster is, om
ook wanneer de potentiaal van de kooi laag wordt, voor een vol-
doende electronenstroom te zorgen.
De tweede oorzaak van het niet veldvrij-zijn van de kooiruimte
ligt in het feit dat zich daar ruimteladingen vormen, tengevolge van
ionenvorming: de positieve lading en ten gevolge van de electronen,
die door onelastische botsing hun snelheid hebben verloren: de nega-
tieve lading. Voor deze ruimtelading kan echter een correctie worden
aangebracht. i)
1) J. M. W. Milatz. Zeit. f. Phys. 85-672- 1933.
-ocr page 48-b.nbsp;Om te beoordeelen of de electronen, waaruit de bundel bestaat
in iedere doorsnede loodrecht op de bundel dezelfde snelheid heb-
ben, werd de bundel in een magneetveld gebracht. Hierbij bleek de
bundel in zijn geheel om te buigen, waaruit afgeleid mag worden,
dat inderdaad aan de tweede eisch is voldaan.
c.nbsp;Om aan de derde eisch te kunnen voldoen, mogen slechts die
electronen op plaat en kooi terecht komen, die de intree-opening
zijn gepasseerd. Om nu de electronen hiertoe te dwingen, is de dia-
meter van Ra zoo groot gekozen, dat Rg bij de glaswand aansluit.
Hierdoor wordt de buis in 2 deelen gescheiden. Electronen afkom-
stig uit de gloeidraad kunnen alleen dan in de kooi komen, wan-
neer zij de openingen in roosters en kooi gepasseerd zijn. De uit-
voeren van kooi en plaat zijn geïsoleerd, zoodat hierop geen elec-
tronen terecht kunnen komen.
Als materiaal is roodkoper gekozen, daar dit het voordeel heeft,
gemakkelijker bewerkbaar te zijn dan aluminium, dat wellicht de
voorkeur had verdiend, indien ook nog niet zijn smeltpunt zoo laag
had gelegen. Bovendien is roodkoper niet ferromagneüsch, zoodat er
geen grillig gevormde magneetvelden kunnen voorkomen. Het be-
trekkelijk hooge smeltpunt maakt degelijk ontgassen mog'elijk.
Op dezelfde wijze als bij de teller is een fluorietvenster aange-
bracht. Hierdoor is het tevens mogelijk, daar het fluorietplaatje
buiten de buis uitsteekt, om de buis heen een oven te bouwen en
deze te ontgassen, zonder dat de piceïne smelt.
De gloeidraad is zijwaarts uitgevoerd om op eenvoudige wijze
vernieuwing mogelijk te maken.
Om de kwikdamp in de ruimte te brengen is er een druppel kwik
aanwezig, in een daartoe aangebracht vat V.
Gedurende de metingen werd, om eventueel nog vrijkomende
gassen te verwijderen, voortdurend gepompt.
§ 5. De electrische Schakeling.
Fig. 13 geeft de electrische schakeling weer, zooals die bij de
metingen gebruikt werd. De gloeidraad werd door een accu van
6 Volt gevoed. De spanning voor de roosters en kooi werd door een
accumulatorenbatterij B geleverd, waarvan door middel van een
potentiometer de spanning werd afgetakt. De lampweerstanden L
verhinderen de boogvorming. Met een galvanometer G wordt de
kooi- en plaatstroom gemeten.
De spanning werd met behulp van een precisiemeter „Multivaquot;
van Hartmann en Braun gemeten. Een schakelaar S maakt
het mogelijk de verbinding tusschen gloeidraad en batterij B te
verbreken, hetgeen tot voordeel heeft, dat men de gloeidraad niet
behoeft af te zetten om de anodestroom te doen ophouden.
HOOFDSTUK IV
METINGEN
§ 1. Meetmethoden en resultaten.
Onder de optische aanslagfunctie van een lijn verstaat men: de
intensiteit van die lijn als functie van de snelheid der aanslaande
electronen, bij constante gasdruk en stroomdichtheid.
Om de optische aanslagfunctie van de kwiklijn 1849 Ä te meten,
is het niet noodzakelijk een spectraal apparaat te gebruiken. Deze
lijn ligt immers van de andere kwiklijnen geïsoleerd, waardoor het
mogelijk wordt, door middel van geblazen kwarts, deze verre ultra-
violette lijn van de andere kwiklijnen te scheiden. Reeds bij 2000 Ä
bedraagt de doorlating van dit soorts kwarts nog slechts enkele
procenten, terwijl tusschen 1849 en 2000 Ä geen andere kwiklijnen
liggen.
De metingen werden nu op de volgende wijze uitgevoerd. Nadat
de teller ten opzichte van de buis gefixeerd was, werd eerst ge-
meten door direct het licht van de buis in de teller te laten vallen.
Het gemiddeld aantal tikken per tijdseenheid zal dus evenredig zijn
met het licht afkomstig van de overgang 2iPi—PSq en van licht,
afkomstig van de andere kwiklijnen. Vervolgens werd gemeten ter-
wijl zich een gesmolten kwartsplaatje tusschen buis en teller bevond.
Het gemiddeld aantal tikken zal dus nu slechts evenredig zijn met
kwiklicht beneden 2000 Ä. Op eenvoudige wijze was toen het ge-
middelde aantal ontladingen te vinden, dat evenredig is met de
intensiteit van de kwikresonnantielijn 1849 Ä. Voor de berekening
heeft men echter noodig, het percentage van het hcht beneden 2000 Ä
dat door absorbtie en reflectie verloren gaat. Bij 2550 Ä was dit
bekend, n.1. 10,8 %. Hoewel men echter niet alleen met licht van
deze golflengte te maken heeft, bleek toch, dat deze absorbtie en
reflectie tusschen 10 en 11 % inlag, zoodat men, in verband met
de meetnauwkeurigheid, zonder bezwaar met het getal 10,8 % mag
blijven rekenen.
Op deze wijze is het mogelijk voor elke willekeurige snelheid der
electronenbundel, het gemiddelde aantal ontladingen voor de 1849
A lijn vast te stellen.
Deze methode nu is echter alleen dan bruikbaar, wanneer dit
laatste gemiddelde niet te klein is ten opzichte van het aantal
tikken, dat door kwiklicht van langere golflengten veroorzaakt
wordt.
Door keuze van de spectrale gevoeligheidsverdeeling van de
tellerkathode heeft men het echter in de hand, de grootte van de
twee genoemden gemiddelden ten opzichte van elkaar te verande-
ren. De spectrale gevoeligheidsverdeeling hangt bij metalen af van
de grensgevoeligheid. Deze moet men dan zoo ver mogelijk in het
violet kiezen. Koper, dat als kathodemateriaal gekozen was, heeft
reeds zijn grensgevoeligheid, ten opzichte van de andere metalen,
ver in het ultraviolet liggen, bij ongeveer 2800 A. i) Door dit koper
tevens van een dikke oxydlaag te voorzien, gelukte het de grens-
gevoeligheid tot 2650 A te verschuiven. Deze kunstgreep had tot
gevolg, dat inderdaad het aantal ontladingen, toe te schrijven aan
de 1849 A lijn, in de omgeving van de aanslagpotentiaal, van de-
zelfde orde werd als het aantal ontladingen door kwiklicht boven
2000 A veroorzaakt.
Bij de metingen werd een kooistroom gebruikt van ongeveer
5_10 micro Amp. Bij deze stroomsterkten is nog geen licht in de
buis waar te nemen, zoodat geen controle op de bundelvorm is uit
te oefenen. Door nu koper te kiezen is het gevaar voor grillige
magneetvelden vermeden. Echter kan de bundel, bij verandering
van snelheid, zich gaan verbreeden of samentrekken. Kiest men nu
de opening in de kooi en de diameter van de fluorietvensters groot
1) Campbell and Ritchie. Photoelectric Cells.
-ocr page 52-ten opzichte van de bundelbreedte, dan zullen kleine veranderingen
van de bundel geen invloed hebben.
Intensit |
eit |
/ | |||
p | |||||
micro-Amc
Fig. 14.
Voordat werd overgegaan tot de meting van de aanslagfunctie,
werd eerst de evenredigheid tusschen kooistroom en de intensiteit
van de bundel getoetst. De kooistroom werd verlaagd door de gloei-
stroom te verminderen, waardoor de emissie, tengevolge van de
lagere temperatuur, terugliep. De evenredigheid bleek nu echter,
zie fig. 14, niet te bestaan. De grootste afwijking kwam bij kleine
stroomsterkten voor. Elk van de volgende drie punten kan voor
de afwijking van de evenredigheid verantwoordelijk gesteld worden:
a.nbsp;Snelheidsverandering der electronen door veranderende ruimte-
ladingen.
b.nbsp;Foutieve stroommetingen tengevolge van groote ionenstroomen.
c.nbsp;Gasdrukveranderingen.
De eerste twee oorzaken zullen echter pas bij groote stroom-
sterkten afwijkingen ten gevolge hebben, daar eerst dan groote
hoeveelheden ionen gevormd worden. Tevens moet dan het poten-
tiaalverschil van het eerste en tweede rooster van invloed zijn op
de evenredigheid. Een dergelijke invloed werd echter niet gevon-
den. Het mag als onwaarschijnlijk worden aangenomen, dat de
afwijking het gevolg was van een der twee eerstgenoemde oorzaken,
te meer daar de derde reden van bestaan had. Koper heeft n.1. de
eigenschap gemakkelijk te amalgameeren. Hoewel het koper ontgast
was, had echter onmiddellijk opnieuw een amalgaamvorming plaats,
door de aanwezigheid van kwikdamp. Bij verhitting van het
koper gaat het kwik verdampen, waardoor een druk ontstaat, welke
zelfs hooger is dan de verzadigingsdruk van het kwik bij kamer-
temperatuur (10—3 mm).
Verwarming tengevolge van de kooi- en roosterstroom kan men
uitsluiten, in aanmerking nemende, dat het eerste rooster, hetwelk
de grootste stroom voert, hierdoor 1° in temperatuur stijgt. De stra-
ling van de gloeidraad is oorzaak van de verwarming van het koper.
De temperatuursverhooging bedraagt hierdoor ongeveer 150
Ten einde dit te verifieeren werd de meting overgedaan, onmid-
dellijk nadat het Ie rooster gedurende een half uur roodgloeiend
was geweest (fig. 15). De potentialen van de roosters hadden de-
zelfde waarden als die, waarbij de kromme in fig. 15 opgenomen is.
Inderdaad bleek nu evenredigheid aanwezig te zijn.
Bij de metingen van de aanslag functie trad de moeilijkheid op,
dat door het verdampen van het kwik, geen constante druk in de
buis aanwezig was. Drukveranderingen, ten gevolge van uitwen-
dige temperatuursveranderingen, (stijging van kamertemperatuur
o.a.) werden tegen gegaan door om het kwikvat V (zie fig. 13) ijs
aan te brengen. Om de eerstgenoemde drukveranderingen zoo goed
mogelijk te onderdrukken, werd op de volgende wijze te werk
gegaan. Alvorens met de meting van de aanslagfunctie te beginnen,
werd het eerste rooster roodgloeiend gestookt en eenige tijd op
deze temperatuur gehouden. Het tweede rooster en de kooi werden
zoo hoog mogelijk verwarmd. Verhitting totdat ook deze gloeiden
was niet mogelijk.
lO
60
Intens |
jiteit | ||||
20
50
-40 50
micro Amr:
Fig. 15.
Eerst nadat bij een belasting van het eerste rooster van 440 Volt
en 100 m Amp. vrijwel geen licht meer in de kooi aanwezig was,
werd het ontgassen gestaakt. Gedurende deze tijd bevond zich om
het kwikvat V vloeibare lucht, welke, zoodra het ontgassen be-
ëindigd was, door ijs werd vervangen. Ongeveer 4 uren bleken
noodig te zijn om het temperatuursevenwicht in de buis te herstellen.
Daar nu zelfs dit in vele gevallen niet voldoende bleek te zijn,
werd om de eventueel toch nog optredende, drukveranderingen
te elimineeren de meting van de aanslagfunctie op de volgende
wijze verricht.
Zoodra het temperatuursevenwicht zich had hersteld, werd bij
een electronensnelheid Vc het gemiddelde aantal ontladingen, zoo-
wel met als zonder kwartsplaatje, nauwkeurig bepaald. De snelheid
Vc was zoo gekozen, dat hier de aanslagfunctie een maximum had,
althans geen snelle veranderingen met de electronensnelheid ver-
toonde. Was dus bij Vc het aantal stooten voldoende bekend, dan
werd naar een andere snelheid overgegaan en daar het aantal ont-
ladingen bepaald met en zonder kwartsplaatje. Onmiddellijk daarop
werd tot snelheid Vc teruggekeerd en hier een aantal ontladingen
opgemeten. Dit kon met of zonder kwartsplaatje geschieden. Ver-
volgens werd een andere snelheid genomen, opnieuw gevolgd door
een meting bij Vc enz. Op deze wijze werd dus voor en na iedere
meting bij een bepaalde snelheid, een meting bij Vc verricht. Dit is
noodzakelijk daar deze een toets is voor de druk.
Tijdens de geheele meting, die 6 tot 8 uren duurde, werd de
gloeistroom constant gehouden, daar deze de temperatuur van de
buis en voornamelijk die van het eerste rooster bepaalt. Dit had tot
nadeel, dat de kooistroom gedurende de meting niet op dezelfde
waarde bleef. De onvoldoende afschermende werking van het
eerste rooster heeft n.1. tot gevolg, dat ook door het tweede rooster
electronen uit de gloeidraad getrokken zullen worden. Bij grootere
spanning van het eerste rooster zal dus de kooistroom gaan stijgen.
Voor de aanslagfunctie is echter dezelfde stroomdichtheid een ver-
eischte. Er wordt nu aangenomen, dat men alle metingen tot op
dezelfde kooistroom mag reduceeren, door ze met de reciproke
van de stroomverhouding te vermenigvuldigen. Het bleek, dat op
deze wijze reproduceerbare resultaten waren te verkrijgen.
In fig. 16 is een meetserie weergegeven. De curven toonen ver-
band aan tusschen intensiteit en electronensnelheid. Bij curve I
bevindt het kwartsplaatje zich niet tusschen buis en teller, bij curve
II wel. Door aftrekking van deze twee krommen verkrijgt men de
aanslagfunctie van de overgang 2iPi—USq. Het gemiddelde van
alle gemeten aanslag functies van de 1849 A lijn is in fig. 17 weer-
gegeven.
De aanwezigheid van ruimtelading bleek uit het feit, dat het licht
15 Volt boven de aanslagspanning verscheen. Het is nu geoorloofd,
alle electronensnelheden, op de voltmeters afgelezen, met 15 Volt
te verminderen. 1) Bij snelheden boven 100 Volt wordt deze cor-
rectie echter onbetrouwbaar, zoodat hoogere snelheden dan ook
niet gebruikt zijn.
Daar geen spectraalapparaat gebruikt was, kon de mogelijkheid
bestaan, dat het gemeten licht slechts voor een gering gedeelte
kwiklicht van 1849 A geweest is. Het fluorietvenster was met piceïne
vastgekit, zoodat de damp hiervan in de buis aanwezig was. Het
storende licht zou dus afkomstig kunnen zijn van aangeslagen
waterstofmoleculen. Dit waterstof ontstaat doordat de piceïne-
moleculen door de electronen worden stukgeschoten. De verzadi-
gingsspanning van piceïne bij 20° C is 10-4 mm; aangezien bij
kwikdrukken van 10-3 mm gewerkt werd, is dus een storing niet
uitgesloten. Trouwens in de vorm van curve II in fig. 17 is een
aanduiding te vinden, dat althans bij het licht, dat nog door het
kwartsplaatje werd doorgelaten, niet alleen kwiklicht behoeft te zijn.
Immers alle gemeten aanslagfuncties van de in aanmerking komen-
de lijnen van kwik hebben de tripletvorm, dus een scherp maxi-
mum vlak boven de aanslagspanning. De kromme II zou dus in
zijn begin een maximum moeten vertoonen en daarna afvallen.
Inderdaad is wel een maximum aanwezig, doch dit wordt door
1) J. M. W. Milatz. Zeits. f. Phys. 85-672- 1933.
-ocr page 58-een tweede, nog hooger, gevolgd. De verhouding van de hoogten
van die twee maxima bleek bovendien bij de verschillende metin-
gen niet constant te zijn.
Hoe ook echter de vorm van de krommen I en II was, steeds was
de vorm van de aanslagfunctie van de 1849 A lijn hetzelfde, zoodat
er goede reden is, aan te nemen, dat hier wel kwiklicht is gemeten.
Fig. 18.
§ 2. Absorbtiemeting.
Door middel van absorbtie is echter direct uit te maken, of het
gemeten licht inderdaad kwiklicht is geweest, daar de 1849 A lijn
een resonnantielijn is.
Op eenvoudige wijze is nu met behulp van de slijpstukken op
buis en teller, (zie fig. 9 en 13), een absorbtievat aan te brengen
(fig. 18). In V bevindt zich een druppel kwik, zoodat men door
middel van koudmakende mengsels, de kwikdruk in het absorbtievat
kan regelen. Het slijpstuk S maakt het mogelijk, een kwartsplaatje
tusschen buis en teller te draaien.
In verband met de groote absorbtie welke reeds in de buis heeft
plaats gehad, verdient het aanbeveling eerst te berekenen bij welke
drukken in het absorbtievat, deze te verwachten is.
Als oorzaak voor de lijnverbreeding behoeft men hier slechts de
Dopplerverbreeding en de verbreeding door demping in aanmerking
te nemen. Wegens de lage druk speelt, bij de verbreeding door
demping, slechts de stralingsdemping een rol. De temperatuur van
het gas kon op kamertemperatuur gesteld worden. De absorbtie-
coëfficiënt per lengteeenheid kan men, met groote benadering door
de volgende formule voorstellen. i)
- -;--C O quot;1nbsp;9nbsp;-
= 1,9.10~quot; Nfe b' -f l,9X10'iV^.
---^-
Hierin is;
e = lading electron
m = massa vh. electron
N = aantal moleculen per cc
f = oscillatorsterkte
Inc.. .nbsp;Ine
^ = (O,—co ---^ AA als co =
c = lichtsnelheid
co.
b =
c
2AZ=5X 10®.
1) M. M i n n a e r t en G. F. W. M u 1 d e r s. Zeits. f. Astrophys.
11- 165- 1931.
k = constante van Boltzmann
M = atoomgewicht
wi = dempingsconstante = 7 X lO».
Deze formule laat zich op de volgende wijze interpreteeren. Het
stuk a stelt voor de absorbtie tengevolge van de Dopplerverbreeding.
Het stuk yS Stelt voor de absorbtie tengevolge van de stralings-
demping. jS mag alleen in de vleugels van de lijn gebruikt v/orden,
daar ^ volgens deze formule in het centrum van de lijn
(voor ju. = o) oneindig zou worden. Deze benadering is geoorloofd,
door het feit, dat in het hart van de lijn de verbreeding door stra-
lingsdemping geheel te verwaarlozen is ten opzichte van de Doppler-
verbreeding. Of wel voor ji lt; 109 is pc^c^a.
Slechts een klein gebied is er, n.1. daar waar de Dopplerverbree-
ding en stralingsdemping aan elkaar gelijk worden, waar deze bena-
dering niet opgaat. Echter is dit gebied zeer klein en omdat een
schatting van de absorbtie hier voldoende is kan men een nauw-
keurige berekening van dit stuk achterwege laten.
Het profiel van de emissielijn, indien deze niet zelf geabsorbeerd
is, wordt weergegeven door
waarbij Ci een constante
afhankelijk van het aantal aangeslagen atomen in de bundel is.
10
18
= c„
b'
Stelt men de intensiteit van de lijn in zijn centrum voor door 100,
dan is de volgende tabel op te maken; hierbij is de oscillatorsterkte
gelijk 1 gesteld.
49
TABEL I.
fl |
1 |
2 |
1 2 |
0 |
100 |
___ |
100 |
1.10quot; |
96 |
— |
96 |
2.10» |
85 |
— |
85 |
5.10» |
37 |
4 |
41 |
8.10' |
7,9 |
1,51 |
9,41 |
10.10» |
1,82 |
1,- |
2,82 |
15.10» |
0,013 |
0,44 |
0,45 |
20.10» |
.—. |
0,25 |
0,25 |
40.10» |
— |
0,06 |
0,06 |
In deze tabel zijn de waarden van de stukken 1 en 2 van de
bovenstaande formulen als functie van p, opgemaakt.
De doorlating van het niet-lichtende gas wordt gegeven door:
NH
fl. 101»
-11
— 1.9. 10quot;
= e
Hierbij is H de weg in cm in het gas. Bij drukken van 10-3 en
10-4 mm en 1 cm weglengte, overeenkomende met NH =
0,6 X en N H = 0,6 X 10i3, kan men nu de doorlating be-
palen, als functie van p.. Zie tabel II.
TABEL II.
j |
Doorlating |
Doorlating |
NH = 0,6X10» |
NH = 0,6X10quot; | |
0 |
__, |
— |
1.10» |
— |
— |
2.10» |
— |
,— |
5.10» |
— |
■— |
8.10» |
— |
— |
10.10» |
— |
0,04 |
15.10» |
0,01 |
0,63 |
20.10» |
0,06 |
0,76 |
40.10» |
0,49 |
0,93 |
Uit de tabellen I en II is de hoeveelheid doorgelaten licht te
bepalen als functie van jx. Zie tabel III.
TABEL III.
Doorgelaten licht |
Doorgelaten licht | |
fl |
NH = 0,6 X 10quot; |
NH = 0,6X101' |
0 |
. |
. |
I.IO' |
--- | |
2.10quot; | ||
5.10^ |
___ | |
8.10» |
___ |
___ |
10.10» |
___ |
0,11 |
15.10quot; |
0,005 |
0,27 |
20.10» |
0,015 |
0,19 |
40.10» |
0,029 |
0,06 |
De drukken van 10~3 en 10—4 mm waarmee gewerkt werd, waren
zoo groot, dat in het doorgelaten licht het centrum door absorbtie
geheel verdwenen was; slechts de vleugels zijn overgebleven. Aan
tabel III is dit te zien.
Voor de totale doorgelaten hoeveelheid licht, in afhankelijkheid
van het aantal absorbeerende atomen, geldt in dit geval een een-
voudige betrekking.
Dit vleugelstuk van het doorgelaten licht als functie van fj. is ge-
geven door:
^^ _ HNa
fl-^
De totale doorgelaten hoeveelheid licht is:
00
_ HNa
HN
— 00
= c.
-ocr page 63-Voor de integratiegrenzen mag zonder bezwaar oo en — oo
gezet worden, omdat de vleugel toch slechts in een klein gebied voor
u, bestaat.nbsp;.
Bij de gebruikte opstelling was de lengte van de lichtweg in de
buis 15 cm lang. Het absorbtievat had een lengte van 5 cm. Was
de druk 10-3 mm in de buis, dan volgt uit het bovenstaande dat
geen absorbtie plaats mag vinden, indien de druk van het absorbtie-
vat van O op 10-3 mm gebracht werd. Bevond zich in de buis
daarentegen een druk van 10-4 mm dan moest er absorbtie van
50 % verkregen worden, indien de druk in het absorbtievat op
dezelfde waarde als hierboven gebracht werd.
Voor de 1849 A lijn werd zoowel in het eerste, als in het tweede
maximum een absorbtie van 40 % bij een druk van 10-4 mm ge-
vonden, waaruit dus de conclusie getrokken mag worden, dat de
curve van fig. 19 inderdaad de aanslagfunctie van de kwiklijn
1849 A voorstelt.
§ 3. Vergelijking der metingen met die volgens de electrische
methode.
De aanslagfunctie van het 2iPi niveau is sleohts door S e i 1 e r i)
in zijn geheel gemeten, waarbij door hem twee maxima gevonden
werden (fig. 19). Het eerste treedt op vlak boven de aanslag-
spanning, het tweede bereikt 13 Volt later zijn maximumwaarde.
Tusschen de twee maxima bleek een stuk aanwezig te zijn, waar in
't geheel geen aanslag plaats vond.
Door B r a 11 a i n 2) werd een duidelijk maximum waargenomen
bij de aanslagspanning; aangezien hij echter slechts in de omgeving
van de aanslagspanning mat, vond hij dus geen tweede maximum.
Door Whitney3) werd slechts één maximum gemeten bij
hoogere voltages.
De vorm van de aanslagfunctie was dus onzeker, vooral daai
allen dezelfde methode gevolgd hadden.
R. Seiler. Zeit. f. Phys. 83-789- 1933.
B r a 11 a i n. Phys. Rev. 34 - 474 - 1929.
3) Whitney. Phys. Rev. 34-923- 1922.
De vorm die Seiler gevonden heeft moet nu echter wel als de
juiste gezien worden, daar ook langs optische weg vrijwel dezelfde
gevonden is. Dat het eerste maximum bij de door ons gevonden
kromme breeder uitvalt dan dat bij S e i 1 e r is niet te verwonderen.
Een snelheidsmeting met behulp van de door ons toegepaste metho-
de, is slechts op 1 Volt nauwkeurig, door het over de gloeidraad
optredende potentiaalverval.
De optische aanslagfunctie valt niet tot O af tusschen de twee
maxima. Dit is niet te verwonderen, daar het 2iPi niveau, behalve
door electronenaanslag, ook gevoed wordt, doordat andere niveaux
hierop terugvallen. Bovendien is de optische methode gevoeliger dan
de electrische.
De gevonden aanslagfunctie, waarvan men verwachten zou, dat
zij een singulet vorm zou bezitten, vertoont dus noch de singulet
noch de triplet vorm, hetgeen misschien in verband met de structuur
van het kwikspectrum begrijpelijk is.
BLADZ.
. . 1
Inleiding
I. Historische ontwikkeling en de Geigerteller in 't
algemeen.
§ 1. Principe van Rutherford en Geiger.....
§ 2. De Geigerteller .............
§ 3. De Ionisatiekamer............
§ 4. Algemeene Eigenschappen van de Geigerteller
§ 5. Tellerwerking..............
HOOFDSTUK
3
4
5
6
10
HOOFDSTUK II. De Geigerteller als intensitcitsmeter.
§ 1. Te onderzoeken eigenschappen.........
§ 2. Nuleffect en gebiedsonderzoek.........
§ 3. Lineairiteit der teller en de statistische verdeeling
der ontladingen over de tijdsintervallen.....15
§ 4. Lichtgevoelige lagen en vergelijking van de teller
met de photograflsche plaat..........21
HOOFDSTUK III. De Apparatuur.
§ 1. De hoogspanningsinstallatie..........24
§ 2. Versterker en telapparaten...........28
§ 3. De gebruikte teller..............29
§ 4. Keuze en beschrijving van de gebruikte buis . .nbsp;32
§ 5. De electrische schakeling...........36
HOOFDSTUK IV. Metingen.
§ 1. Meetmethoden en resultaten..........38
§ 2. Absorbtiemeting...............
§ 3. Vergelijking der metingen met die volgens de elec-
trische methode...............51
12
14
I.
De verklaring van Brasch en Lange over de be-
grenzing van de door hen geconstrueerde versnellingsbuis
voor positieve deeltjes is onjuist.
A. Brasch en F. Lange: Zeit. f. Phys., 70- 10- 193L
De redenen door Joliot, Lazard en Savel aangegeven,
om het nuttig effect van de stootgenerator op een versnellings-
buis voor positieve deeltjes te verklaren, zijn onvolledig.
F. Joliot, A.Lazard, P.Savel: CompteRendu, 1 - 826-1935.
III.
De oorzaak van de groote demping van de Fraunhofer-
lijnen op de zon, is te zoeken in de onregelmatige phase-
verstoringen, welke de voorbijvliegende electronen op een
lichtuitzendend deeltje uitoefenen.
V. Weisskopf: Zeit. f. Phys., 75-287-1932.
W. Lenz: Zeit. f. Phys. 25-299- 1924.
IV.
Het is foutief, om photo-electrische grensgevoeligheden van
metalen met behulp van een Geigerteller te meten.
Berthold Sturm: Zeit. f. Phys., 94-85-1935.
V.
De conclusie van Boggs en Webb, dat hun meting aan
de intensiteitsverdeeling voor de hyperlijnstructuur van de
kwiklijn 5461 A, met de theorie van Schüler en Keyston
in goede overeenstemming is, is niet gerechtvaardigd.
E. E. Boggs en A. W. Webb: Phys. Rev., 48-226-1935.
-ocr page 70-De warmtegeleidingscoëfflcient in een kwikboog wordt bij
een temperatuur van 5000° K en hooger door de electronen.
gevormd door thermische ionisatie. bepaald.
W. Elenbaas: Physica, 1-216-1934.
VII.
Bij de temperatuursbepaling door Suits en Poritsky m
bogen verricht, moet nog de toename van de soortelij^ke
warmte tengevolge van de thermische dissociatie van het
gas in aanmerking worden genomen.
C. G. Suits and H. Poritsky: Physics, 6-179-1935.
VIII.
Een chemische reactie kan men. indien de reactiesnelheid
voldoende klein is. en gedurende die reactie stoffen met een
dipoolmoment gevormd worden, volgen door meting van
het gem'iddelde dipoolmoment.
L. S. Ornstein, D. Th. ]. ter Horst and G. H Frederik:
Proc. Roy. Acad., Amsterdam, 39-375-1936.
■A
.-xni;,,:-:
-ocr page 73-'S * ...nbsp;!
s
,1 ,
\
. ». : ■■ |
lt; | ||||||
1 ••^V' |
• gf . |
i | |||||
.-.. À - • .'t | |||||||
quot; , ' % |
Ainbsp;'' ' . - - '
-ocr page 74-A