OPTISCHE BEPALING VAN
DE MENGVERHOUDING
VAN ISOTOPEN

J, A, VREESWIJK Jr,

BIBLIOTHEEK DEH
RIJKSUfl(VERSITEIT
UT R ECHT;

v'iriit.

Bï

m

OPTISCHE BEPALING VAN DE MENGVERHOUDING
VAN ISOTOPEN

// yj^

OPTISCHE BEPALING VAN
DE MENGVERHOUDING
VAN ISOTOPEN

PROEFSCHRIFT
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. W. E. RINGER, HOOGLEERAAR IN DE
FACULTEIT DER GENEESKUNDE, VOLGENS
BESLUIT VAN DEN SENAAT DER UNIVER-
SITEIT TEGEN DE BEDENKINGEN VAN DE
FACULTEIT DER WIS- EN NATUURKUNDE
TE VERDEDIGEN OP DINSDAG 6 JULI 1937,
DES NAMIDDAGS TE 3 UUR

DOOR

JOHANNES ADRIANUS VREESWIJK Jr.

geboren te dordrecht

AMSTERDAM — 1937
N.V. NOORD-HOLLANDSCHE UITGEVERSMAATSCHAPPIJ

bibliotheek der

rijksuniversiteit

u t r e c h ti

.tlt;

Aan mijn Vader
en aan de nagedachtenis mijner Moeder.

w

Aan het einde van mijn academische studie gekomen, is het mij
een aangename taak, U, Hoogleeraren van de faculteit der Wis-
en Natuurkunde, mijn dank te betuigen voor het genoten onderwijs.

In het bijzonder geldt deze dank U, Hooggeleerde Ornstein,
Hooggeachte Promotor, voor Uw daadwerkelijke belangstelling in
mijn werk en den krachtigen steun, dien ik in verschillende omstan-
digheden van U heb mogen ondervinden.

Ook past hier een woord van dank aan allen, die op eenigerlei
wijze aan het tot stand komen van dit proefschrift hebben mee-
gewerkt.

INHOUD

blz.

INLEIDING............................................1

HOOFDSTUK I. Bepaling van de intensiteitsverdecling door

het echelon...............4

§ L Experimenteel gedeelte ..........4

§ 2. Theoretisch gedeelte..........5

§ 3. Bepaling der intensiteitskromme......10

HOOFDSTUK IL Neon.................15

HOOFDSTUK III. Borium................19

HOOFDSTUK IV. Lithium................23

HOOFDSTUK V. Neon met kunstmatig gewijzigde mengver-

houding...................30

SUMMARY......................33

LITTERATUUR.....................35

INLEIDING.

Het postulaat van Dalton (1803), dat atomen van een element
hetzelfde gewicht zouden hebben, was gedurende ruim een eeuw
onbestreden en het werd terecht boven de hypothese van Prout
verkozen. Na de ontdekking van de radio-activiteit kwamen er
echter nieuwe ideeën op. Het bleek o.a. dat er elementen bestonden,
die, hoewel zij chemisch identiek zijn, in atoomgewicht verschillen.
Soddy's hypothese der isotopen ondervond aanvankelijk sterken
tegenstand en een bevredigend bewijs ervoor kon op radio-actief
gebied alleen in het geval van lood worden gegeven. Dat het begrip
der isotopie tot de elementen in het algemeen kon worden uitgebreid,
bleek eerst uit de kanaalstralen-analyse van J. J. Thomson (1913)
en daarna ook uit metingen met de massaspectrograaf van aston
en wel het eerst in het geval van neon (1919). Spoedig daarna
werden isotopen van chloor en kwik aangetoond. aston stelde
toen de wet der geheele getallen („whole number rulequot;) op en
onderzocht in snel tempo vele tientallen elementen, die bijna alle
uit meerdere isotopen bleken te zijn opgebouwd. Thans zijn vrijwel
alle elementen door hem en anderen (van wie vooral Bainbridge
dient te worden genoemd) onderzocht. Met de steeds verfijnde
apparaten worden af en toe nog nieuwe isotopen aangetoond.

In totaal zijn nu ruim 250 stabiele isotopen bekend. Elementen
met oneven atoomnummer hebben als regel slechts 2 isotopen,
terwijl dit aantal voor de even elementen sterk varieert en oploopt
tot 11 bij tin. Een van de merkwaardigste resultaten is, dat voor
bijna ieder natuurlijk getal, tot 210 toe, een stabiele isotoop met dit
gewicht is gevonden, terwijl sommige ook in meerdere elementen
voorkomen (isobaren) i).

Tengevolge van de bindingskrachten, die de protonen en
neutronen van de kern samenhouden, moet er energieverlies, d.i.
verlies van massa, optreden bij den bouw van de kern uit deze
bouwsteenen. Daarom zijn nauwkeurige bepalingen van de af-
wijkingen van de „wet der geheele getallenquot; van groot theoretisch
belang. Deze massaverhezen („packing fractionsquot;) zijn voor vele

1

isotopen bepaald en blijken, indien uitgezet tegen de atoomnummers,
ongeveer op een hyperbool te liggen.

Belangrijk is verder het meten van de gewichten der isotopen.
De waarde, verkregen voor het isotoopgewicht van waterstof ¹ ) en
de daarop volgende ontdekking van de zuurstofisotopen O^'^'enOi^,
deed een zware waterstofisotoop vermoeden. Deze werd inderdaad
door Urey c.s. gevonden en deuterium (D) genoemd. Later
toonden Bleakney c.s. en ook Tuve c.s. nog een derde waterstof-
isotoop (T) aan.

De mengverhouding der isotopen loopt voor de verschillende
elementen zeer uiteen. Zoo is deze in waterstof H^ : H^ : H^ =
= 7.10-'°: V5750 '- 1- Broom daarentegen is een mengsel van ongeveer
gelijke deelen Br'^^ en Br^i. De kennis dezer verhouding stelt ons in
staat het atoomgewicht nauwkeurig te berekenen. Dit geeft een
waardevolle controle op de langs chemischen weg verkregen waarden.

De bepaling dezer mengverhouding is o.a. uitvoerbaar langs
spectrografischen weg, zoowel uit het lijnen- als uit het banden-
spectrum. Wij zullen ons in dit proefschrift met de bepaling uit
het atoomspectrum bezighouden.

De isotopen van een element vertoonen een onderscheid in 1quot; de
kernmassa, 2° de kernspin, 3« het veld van de kern. Bij de kanaal-
stralenanalyse komt alleen het eerste punt in aanmerking, spectros-
copisch echter alle drie. Reeds voor vele elementen is het gelukt
een onderscheid in spectrum der isotopen vast te stellen. Het
verschil in massa geeft aanleiding tot een verschuiving der
spectraallijnen. Daarnaast blijken vele spectraallijnen bij voldoend
oplossend vermogen weer uit componenten te bestaan. Deze z.g.
hyperfijnstructuur (h[s) in een lijn wordt verklaard uit het
mechanische en magnetische moment van de kern, waardoor een
meervoudige begin- of (en) eindtoestand van het atoom kan op-
treden. In het algemeen zullen deze twee effecten tegelijk optreden
( wat men dan soms ten onrechte ook h[s noemt), maar vaak wordt
ook slechts één van beide geobserveerd. Vertoont een element geen
hfs, dan kan dit zoowel worden veroorzaakt doordat de kernspin /
nul is als doordat het magnetische moment jj, zeer klein is. Boven-
dien zal de hfs voor verschillende isotopen van een element

1nbsp; Massa, betrokken op O^® = 16.

verschillend zijn. Voor even isotopen blijkt 7 = 0 (of 1) te zijn en
voor oneven n n = 0, 1, 2, 3, ......

Voor een theoretische verklaring van de grootte der waargenomen
verschuivingen is de verandering in de RvDBERG-constante als functie
van de massa niet voldoende. Alleen bij waterstof heeft Urey er de
plaats der //^„Balmerlijnen mee kunnen voorspellen 2). Ook in
enkele andere gevallen heeft men de verschuivingen kunnen uit-
rekenen 3), maar een algemeene wet is hiervoor nog niet aangegeven.

Het doel van ons onderzoek was, de mengverhouding voor
eenige elementen te bepalen uit het atoomspectrum en wel door de
intensiteitsverhoudingen der verschoven spectra te meten. Daar de
verplaatsingen in het algemeen echter slechts enkele honderdsten
Angström bedragen, is men daarbij aangewezen op spectraal-
apparaten met groot oplossend vermogen. Een enkel maal kon
worden volstaan met de 3e orde van het groote Utrechtsche rooster,
maar in hoofdzaak werd gewerkt met een echelon van Hilger.
Voor een uitvoerige beschrijving dezer apparaten en hun opstelling
moge verwezen worden naar de dissertaties van W. Ch. van Geel
(1928) respectievelijk J. L. Snoek Jr. (1929).

Bovendien is men aangewezen op lichtbronnen, die zoo smal en
onvervormd mogelijke spectraallijnen leveren. Daarvoor werd o.a.
gebruik gemaakt van een z.g. Schülerbuis, waarin het mogelijk
is metalen reeds bij lage temperatuur voldoende te verdampen en
tot lichten te brengen.

De intensiteitsmetingen werden uitgevoerd volgens de bekende
Utrechtsche fotografisch-fotometrische methode met behulp van de
geijkte standaardlamp (zie: Objektive Spektralphotometrie, door
Ornstein, Moll en Burger).

Onderzocht werden de elementen neon, borium en lithium. Voor
de studie van het laatste element was een uitbreiding van de theorie
van het echelon noodzakelijk.

Nadere bijzonderheden omtrent zwartingsmerken, plaatsoort e.d.
vindt men bij de behandeling der verschillende elementen genoemd.
Het Eberhard-effect, dat wij constateerden, werd onderdrukt door
bij lagere temperatuur te ontwikkelen en daarbij de ontwikkelaar
onafgebroken in beweging te houden. Als vaste ontwikkeltijd werd
genomen 6 minuten bij 18° C, terwijl als standaard-ontwikkelaar
Rodinal 1 op 20 werd gebruikt.

HOOFDSTUK 1.

Bepaling van de intcnsiteitsverdeeling door het echelon.

§ 1. Experimenteel gedeelte.

Voor intensiteitsmetingen aan hfs- of isotopiecomponenten van
een spectraallijn verdient het echelon de voorkeur boven het étalon,
soms zelfs wanneer dit laatste toestel het, wat het oplossend ver-
mogen betreft, wint. Dit feit hangt er mede samen, dat de voor het
étalon karakteristieke monochromatische verdeeling een störenden
continuen ondergrond veroorzaakt, die de resultaten der metingen
onzekerder maakt, naarmate de intensiteitsverhouding der te meten
componenten grooter is. Het echelon heeft daartegenover het nadeel,
dat de intensiteit sterk van den buigingshoek afhangt, hetgeen het
uitwerken der fotogrammen zeer omslachtig maakt. Deze eigen-
schap kan echter zeer goed worden benut, wanneer componenten
van zeer uiteenloopende intensiteit moeten worden vergeleken; de
sterke component wordt dan ten opzichte van de zwakkere ver-
zwakt door de lijn op geschikte wijze in het gebied van sterk
intensiteitsverval te fotografeeren. Om het echelon op deze wijze
te kunnen toepassen moet men zeer nauwkeurig weten, hoe de
intensiteit in de beelden van den buigingshoek q? afhangt. Theore-
tisch wordt de intensiteit gegeven door de functie:

Sin'- —I—

........(1)

f nocpy

O ;

die verder als intensiteitskromme {LK.) van het echelon zal worden
aangeduid. Hierin is 0 de breedte van een trede. Burger en
van gittert 4) hebben de formule (1) voor het in Utrecht aan-
wezige echelon van hilger van 20 trappen experimenteel getoetst
met componenten der groene kwiklijn. De halfwaarde-breedte der
bepaalde /. K. bleek ongeveer 20 % grooter te zijn dan theoretisch
te verwachten was. De hierdoor gegeven verschillen in de ordinaat

zijn voor grootere buigingshoeken aanzienlijk. Daar deze afwijkin-
gen theoretisch niet zonder meer te begrijpen zijn, is het, mede in
verband met metingen aan de resonantielijn van lithium *), nood-
zakelijk de /. K. van het echelon opnieuw te bepalen.

Als lichtbron diende hierbij een met gelijkstroom bedreven, zeer
constant brandende zinklamp (Philips). Voor het overige kwamen
methode en apparatuur overeen met die, welke door BuRGER en van
Gittert toegepast werden. Het echelon stond in een evenwijdigen
lichtbundel tusschen collimator- en kijkerlens. Met behulp van een
Hilgerspectrometer, waaruit het oculair was verwijderd, werd de
roode Zn-lijn 2 = 6362.4 Ä op de spleet van de collimator scherp
afgebeeld; aan het eind van den kijker bevond zich de camera.
De bepaling der /. K. geschiedde punt voor punt door een serie
opnamen, tusschen welke het echelon steeds een bepaalden hoek
werd gedraaid. Hierbij gingen meerdere ordes der lijn door het
totale hoekinterval der /. K. Hun ligging in de 1. K. werd vast-
gelegd door op iedere opname na uittillen van het echelon het directe
beeld, dat de plaats van den top der I. K. aangeeft, te fotografeeren.
De fotografieën werden opgenomen op Ilford Special Rapid
Panchromatic platen en in 7-voudige vergrooting gefotometreerd en
vervolgens uitgemeten. De belichtingstijd bedroeg 3 minuten. De
zwartingsmerken werden op dezelfde plaat en met denzelfden belich-
tingstijd opgenomen, door stroomsterktevariatie van een geijkte
bandlamp gecombineerd met een geijkten trapverzwakker. Het licht
van den band viel via een wit vlak en een lens divergent op de
spleet van een Fuess-glasspectrograaf. Tegen deze lens was de ver-
zwakker aangebracht, die met een tweede lens, die door den
lichtbundel werd overvuld, op de spleet werd afgebeeld.

§ 2. Theoretisch gedeelte.

Reeds Burger en Van Gittert vermoedden, dat de oorzaak der
discrepantie tusschen theoretische en experimenteele kromme moet
worden gezocht in het draaien van het echelon tijdens de opname.
Zooals in het volgende wordt aangetoond, was inderdaad het aan-
brengen van correcties voor de draaiing noodig; deze correcties zijn

Zie Hoofdstuk IV.

echter niet zoo groot, dat alleen daaruit de afwijkingen, zooals ze
door Burger en Van Gittert zijn gevonden, zijn te verklaren.

Over den invloed der draaiing van het echelon op de I. K. vindt
men reeds opmerkingen bij Stansfield 5), Nauwkeuriger is deze
door van Geel e) onderzocht. In de door dezen afgeleide formules

wordt echter de invloed der vatting en de daardoor veroorzaakte
afscherming van het echelon niet in rekening gebracht. Daar hier-
door wezenlijke veranderingen in de formules komen, hebben we
deze opnieuw moeten afleiden. Aan de hand van de schematische
figuren la, è en c voor een echelon van 5 treden zal een en ander
duidelijk worden gemaakt. Daar alle voorkomende hoeken zeer klein
zijn, is het voldoende de berekeningen in eerste benadering uit te
voeren; bovendien kan meestal de buigingshoek (p tegenover den
draaiïngshoek a worden verwaarloosd. Is k het aantal treden, 0 hun
breedte, t hun hoogte, dan ontstaat bij loodrechten inval van het
licht (fig. Ife) het buigingsbeeld van de collimatorspleet door het
samenwerken der k buigende spleten van breedte a en gangverschil:

S- z= ^ {nr — rcos 95 0sm9?).....(2)

waarin nog n de brekingsindex van het glas is en vertoont een
intensiteitsverdeeling

. .naw .,knq

-........(3)

'jioqjy , ^ng

De eerste factor van (3) geeft de 1. K., de tweede de monochro-
matische verdeeling in een lijn. Men verkrijgt voor de /. K. als
meetkundige plaats der maxima van den tweeden [actor, door
variatie van (p:

. ^nacp
sin^ —^
A,

.k'......(4)

Dat experimenteel slechts de maxima der totale functie kunnen
worden bepaald, beteekent weliswaar een systematische, doch een
zeer kleine fout, die kan worden verwaarloosd.

De invloed der draaiing is wezenlijk verschillend voor positieve
en negatieve waarden van den draaiïngshoek a (figuren la resp.
Ic). In het geval van positieve draaiing treedt bij gelijktijdige ver-
andering van het gangverschil een achtereenvolgende afscherming
van treden door de zijde 82 op, terwijl de breedte der treden slechts
van de tweede orde met «2 verandert, wat hier kan worden ver-
waarloosd. Het buigingsbeeld ontstaat dus door samenwerking van
k' treden van breedte 0, waarbij k' lt;ik is, met één trede van ge-
ringere breedte a* = Q* . a, waarbij a ^ q* ^ 1.

Het verband tusschen den draaiïngshoek a, het aantal k' der nog
geheel vrije treden en het vrije deel q* der slechts gedeeltelijk afge-
schermde trede kan gemakkelijk uit de geometrische verhoudingen
in fig. la worden gevonden. Is e de hoek van breking binnen in het
echelon, dan geldt:

ka = k'a a* t(k' l)tgs b2 tga

na k-k'-Q*

T

/c' l

Voor iedere k' = k—1, k—2....... verkrijgt men wegens de be-
perking a£Q* lt;l een bepaald gebiedje voor a. Deze gebiedjes
sluiten niet aan elkaar. De intervallen daartusschen correspondeeren
met die hoekstanden, waarbij geen toename van de afschermende
werking optreedt, aangezien daar de werking van den afschermen-
den rand door de matte zijde van een trede wordt ondervangen.

De resulteerende intensiteitsverdeeling kan gemakkelijk worden
berekend door k' buigende spleten van breedte a met gangverschil

—(ö^-T^ge)(s^^a —sm(a —99))]. . . (6a)
y = —^ [n —COS {a — cp — e)]

cose

en een spleet van breedte 0*, die met de naburige spleet van breedte
O het gangverschil

\

T tg e (sin a — sin (a — cp))

heeft, met elkaar te laten interfereeren. Voor de intensiteit wordt nu
verkregen de formule

,k'ng

stn

stn

. 7ia*(p . k'ngj^.

stn

l /
- cos

sin-^

en voor de 1. K. als meetkundige plaats der maxima van den tweeden
factor, die in voldoende benadering aan de voorwaarde g^^^y.l
voldoen, waarin y. geheel.

. - Tia^w
sin-—-

. cos (ö—O*) -

nacp

V

Doordat in (8) de tweede factor nog van den buigingshoek (p
afhangt, ontstaat een geringe deformatie der /. K. door de draaiing.
Voor draaiïngshoeken, waarbij juist een geheel aantal treden afge-
schermd wordt, verdwijnt deze deformatie weer. De intensiteit is
dan echter met een factor k'^jk'^ afgenomen.

In het geval van negatieve draaiing heeft een afscherming der door-
zichtige zijden a door de als scherm werkende matte zijden t plaats
(fig. Ic), terwijl het aantal buigende spleten niet verandert. Boven-
dien wordt de eerste trede door den wand b^ nog extra afgeschermd.
Men heeft dus, evenals bij positieve draaiing, te maken met een
aantal spleten van gelijke breedte a' = ß'ö en een trede van geringere
breedte a, — q^ . a. Nu gelden de betrekkingen

o' = a rtg(a — (p) Ttgenbsp;'

o^ = o rtg{a — (p) Ttgs bitga^

en in eerste benadering is

Voor de intensiteit krijgt men de uitdrukking

. 2 Cc — 1)

sm

. (fc—1 Jig- . ^0*9?
stn --sm —

Inbsp;k

y—cosi n{k—2)
, na (p \nbsp;A

sin

waaruit metnbsp;voor de 1. K. volgt:

no'cp

stn'

stn^^

(fc-im(^-l)--^cos^
sin —^—

Daarbij stelt g-jX het gangverschil voor tusschen twee op elkaar
volgende spleten a' en is gelijk aan g^^jl (in 6a), wanneer voor
a en £ negatieve waarden worden ingezet. Het gangverschil tusschen
de spleet van breedte a en de naburige spleet is gegeven door de
uitdrukking:

(sin a—sin (a—qp))

waarin a, e^O.

§ 3. Bepaling der intensiteitskrojwme.

Met de methode in § 1 aangegeven, werden niet direct de punten
der I. K. zelf gevonden, maar al naar de draaiïngsrichting punten
der krommen ƒ resp./_.

Om de daarmee correspondeerende punten der I. K. zelf te
vinden, moeten correcties worden aangebracht, die uit de formules
(8) resp. (12) in combinatie met (4) te berekenen zijn. In procenten
uitgedrukt, worden deze correcties van de grootte:

100 (1-1 )^
h

sin^X

100 (/-/-) ^

k^

\k-l)2 2(k-l)nbsp;cosnbsp;

sine'X Al l/n)

Tca(p

Deze correcties C en C_ zijn via q* resp. q' en q^ functies
van den draaiïngshoek en hangen tevens af van den buigingshoek lt;p.
In de figuren 2 en 3 zijn deze correcties als functies van a voor ver-
schillende waarden van x weergegeven. De hoek a is in boogmaat
weergegeven. Positieve waarden wijzen er op, dat door de draaiing
een intensiteitsverlies is opgetreden en omgekeerd. Het intensiteits-
verval heeft bij negatieve draaiing sneller plaats dan bij positieve;

100

f—t
lt;.
50

o - 0.01 - ao2nbsp;- 0.03

Fig. 3. Correctiekrommen C_ voornbsp;negatieve
draaiïngshoeken a en verschillende waarden
nfitp

van X =--

tegelijkertijd neemt de halfwaarde-breedte der I. K. snel toe. Bij
positieve draaiing is het intensiteitsverlies kleiner en treedt vorm-

verandering der 1. K. practisch niet op. De periodieke structuur der
krommen is een gevolg van de reeds eerder vermelde successievelijke
afscherming van treden door de draaiing.

In fig. 4a en b zijn voorbeelden van metingen voor het middelste

neg. draaiingen.

Voorbeelden van metingen voor pos
niet-gecorrigeerde meetpunten,
meetpunten, gecorrigeerd voor pos. draaiingen,
meetpunten, gecorrigeerd voor neg. draaiingen.

deel der l. K. met positieve resp. negatieve draaiing weergegeven.
De kruisjes geven de ongecorrigeerde meetpunten, de punten, resp.
cirkeltjes, de voor positieve, resp. negatieve, draaiing gecorrigeerde
waarden aan. In tegenstelling tot de ongecorrigeerde vormen de
gecorrigeerde meetpunten gladde krommen, die voor positieve en
negatieve draaiing overeenstemmen. Men ziet hierin een bevestiging
der formules (H). Evenwel kan men opmerken, dat deze bepaling
der I. K. slechts een half-empirische is, daar de daarbij toegepaste,
niet altijd kleine correcties op overwegingen berusten, die reeds de
geldigheid der theoretische I. K. vooronderstellen. Het meetmateriaal,
dat op deze wijze in fig. 5 is samengebracht, wordt echter door deze
methode tot een dusdanig eenduidig geheel vereenigd en de over-
eenstemming tusschen de resultaten voor negatieve en positieve
draaiing is zoo goed, dat de methode tenminste a posteriori gerecht-
vaardigd schijnt te zijn.

De I. K., zooals deze uit de metingen wordt gevonden, is tezamen

J

met de theoretische L K. (1) in fig. 6 weergegeven. Slechts voor
groote buigingshoeken zijn er nog afwijkingen van beteekenis. Ze
liggen op de grens der meetnauwkeurigheid en veroorzaken een

lichte asymmetrie der kromme. De hoogte der secundaire maxima
klopt met wat theoretisch kan worden verwacht.

Samenvattend kan worden gezegd, dat voor niet te groote
buigingshoeken bij intensiteitsmetingen met het echelon de theo-
retische I. K. (formule 1) kan worden gebruikt, zoolang het echelon
niet wordt gedraaid. Bij draaiing — vooral in den hier met „negatiefquot;
aangegeven draaiïngszin — moeten de correcties voor draaiing (14)
in aanmerking worden genomen.

HOOFDSTUK IL
Neon.

Dit gas is in hoofdzaak een mengsel van de isotopen Ne^o en
A/e22, terwijl Ne2i voor minder dan 0.3 % aanwezig is Daar de
gefotografeerde spectraallijn-structuren slechts een zoodanige
zwarting hebben, dat de bijdrage van iVc2i tot deze zwarting ver-
waarloosd mag worden, komt het hier neer op het bepalen van de
mengverhouding van Ne20 gn Ne22.

Als lichtbron werd een glazen buis, bestaande uit 2 ballons, die
door een capillair van 4 cm lengte en ongeveer 1 mm inwendigen
diameter waren verbonden, gebruikt. De eene bol bevatte de anode,
de andere een gloeikathode. De buis werd aanvankelijk aangesloten
op wisselspanning van 50 perioden 220 Volt met voorschakeling
van een transformator 1 : 20. Om echter een eventueel intermittentie-
effect op de fotografische plaat te vermijden, werd later gewerkt
met 1500 Volt gelijkspanning bij een stroomsterkte van ongeveer
5 mA. De buis was gevuld met atmosferisch neon van een druk van
2.1 mm Hg.

Als spectraal-apparaten werd een monochromator, gecombineerd
met de echelon-apparatuur, gebruikt. De buis werd met het capillaire
deel op ongeveer 1 cm voor de spleet van den monochromator ge-
plaatst en het beeld van deze breed genomen spleet op de spleet van
den collimator van de echelon-opstelling afgebeeld.

Zooals elders reeds werd vermeld 8) en ook hier weer blijkt, is het
echelon zeer gevoehg voor verandering van de temperatuur. De
temperatuur van het echelon moet dus binnen 0.1 ° C constant worden
gehouden, om zeker te zijn, dat scherpe lijnen op de plaat worden
verkregen. Het was daarom noodig, de kamertemperatuur binnen
enkele tienden graden constant te houden. Reeds uren vóór een
opname werd de kamer op temperatuur gebracht, opdat het echelon,
dat een vrij groote waterwaarde heeft, zich zou hebben aangepast.

Gemeten werden de Ne-lijnen X 5852 Ä (Ss^Pa — 'ip^D^) en
A6402Änbsp;— 3p^Po)gt; waarvan de tweede een overgang naar

een metastabiel niveau aangeeft. Het oplossend vermogen van het
echelon bedraagt bij deze golflengten ongeveer 200.000. De lijnen
vertoonden een duidelijke asymmetrie, hetgeen een gevolg is van
slechts ten deele opgeloste structuurbeelden. Het echelon werd nu
steeds zoo ingesteld, dat de te beschouwen Ne-lijn in het midden
(dit is tevens de plaats van het directe beeld van de spleet zonder
echelon) der intensiteitsverdeeling viel, zooals die door het echelon
wordt gegeven. Correcties voor het verloopen der intensiteit in den
top konden dan voor de ten opzichte van de verdeeling smalle Ne-

lijnen achterwege blijven.

Bij de opnamen werden meerdere expositietijden gekozen om
eenerzijds de halfwaarde-breedte der Ne20-lijn te kunnen bepalen
en aan den anderen kant de Ne22-lijn voldoende sterk te krijgen.

Wat betreft de keuze van de plaatsoort moest een compromis
worden gesloten tusschen de snelheid (wegens de temperatuuraf-
hankelijkheid van het echelon!) en de grootte van de plaatkorrel,

daar het hier gaat om het ontleden
van structuurbeelden en men dus de
contouren zoo nauwkeurig mogelijk
moet kunnen volgen. Tenslotte werd
het best bevonden de Panchromatic
Process plaat van IlfoRD.

Na ontwikkelen en fotometreeren
van de opnamen werden de foto-
meterkrommen vergroot op milli-
meterpapier overgebracht en de
zwartingscontouren op intensiteit
omgewerkt. De zoo verkregen lijn-
structuren moesten nu worden ge-
analyseerd. Daarbij werd onder-
steld, dat de samenstellende lijnen
symmetrisch zijn en denzelfden vorm
hebben. Daar de top van de sterke
component ongeveer vrij lag van den ernaar toegekeerden vleugel
van de zwakke component, kon de sterke door spiegeling worden
vrijgemaakt. Door deze vervolgens van de totale contour af te trek-
ken, werd de andere component gevonden. De as van spiegeling

moest soms een paar maal iets worden verschoven, voordat er twee
lijnen van denzelfden vorm werden verkregen.

De eisch, dat de vorm der lijnen gelijk is, moet n.1. gesteld worden
voor lijnvormen, die door het apparaat of door het Doppler-effect
worden bepaald. Zoo werden tenslotte de waarden gevonden, zooals
deze in tabel I zijn weergegeven.

TABEL 1.

Met deze verhouding der A/e-isotopen correspondeert een atoom-
gewicht van 20.183 ± 0.006, aangenomen, dat Ne20 = 19.9967 en
iVe22 = 21.9947 9).

Tenslotte werden nog de verschuivingen berekend, door bepaling
van de lineaire dispersie voor den stand, waarin het echelon was
gebruikt. Gevonden werden de afstanden:

Ne 5852 .............................. 0.038 Ä of 0.111 cm-i

Ne ;i 6402 .............................. 0.029 Ä of 0.071 cm-i

Vergelijking met resultaten van andere onderzoekers.

TABEL 11.

Ook door Nagaoka en Mishima14) evenals door Thomas en
Evans is) werden isotopie-verschuivingen bij neon gemeten. De
door hen gevonden waarden zijn van dezelfde orde van grootte als
de onze:

Discussie.

De overeenstemming tusschen de met den massaspectrograaf
gevonden waarden en de langs optischen weg bepaalde is bevre-
digend te noemen, terwijl bovendien de daaruit berekende atoom-
gewichten de chemische waarde zeer nabij komen.

HOOFDSTUK IIL
Borium.

Dit element bestaat uit de isotopen fin en fiio. Het spectrum van
borium valt in het ultraviolet. Daar andere lijnen te zwak zijn en te
ver in het ultraviolette gebied liggen, moesten de metingen aan het
resonantiedoublet bij A 2498 Anbsp;worden uitge-

voerd. Het was dus zaak, dit doublet zooveel mogelijk vrij van
zelfabsorptie te verkrijgen. Daartoe werd als lichtbron een lichtboog,
tusschen electroden van onzuivere kool, die een weinig borium be-
vatte, genomen. Deze lichtbron gaf het doublet bij een stroomsterkte
van 2.5 Ampère nog geheel zonder zelfabsorptie, hetgeen uit de
bepaling van de intensiteitsverhouding van het doublet bleek; deze
stemde n.1. overeen met de theoretische waarde 1 : 2. Dit vooronder-
zoek werd verricht met behulp van een Hilger-kwartsspectrograaf
type E 1. De benoodigde zwartingsmerken werden, daar de kwarts-
bandlamp bij A 2500 A geen voldoende emissie meer gaf, opgenomen
met een constant brandende kwiklamp, die via een wit vlak en een
kwartslens op de spleet van een lichtsterk Fuess-kwartsspectrograafje
werd afgebeeld. De verschillende zwartingen werden verkregen met
behulp van een aantal achtereenvolgens vlak voor de lens geplaatste
draaiende sectoren van verschillenden hoek. Zoo werden zwartings-
krommen voor de naburige golflengten X 2483 A en 2 2535 A
opgenomen. Daar deze gelijke helling bleken te hebben, kon met
één worden volstaan.

Vervolgens werd overgegaan tot het zoeken naar een eventueel
isotopie-effect. Daar het echelon voor golflengten beneden 13500 A
niet bruikbaar is wegens de absorptie door het glas, werd gebruik
gemaakt van de groote roosteropstellingnbsp;die het Utrechtsche

laboratorium bezit. Na scherpstelling met de kwiklamp werden
eenige opnamen in de tweede orde gemaakt voor borium. Door de
aanzienlijke breedte der boriumlijnen bleek het noodzakelijk over
te gaan tot de derde orde, waar het oplossend vermogen ongeveer
250.000 bedraagt. Over de te meten lijnen viel hier echter de tweede

orde van den uitlooper van een sterken cyaanband. Aangezien het
niet gelukte deze te ehmineeren, moest tot een andere hchtbron
worden overgegaan. Tenslotte werd een boog tusschen koperpolen
met borax als verontreiniging genomen. Deze werd op 440 Volt
geschakeld en bij 2.5 Ampère gebruikt. Met behulp van een
kwartslens werd de boog op de spleet der roosteropstelling afge-
beeld. Hierdoor was het mogelijk het licht der electroden en tegelijk
de daar optredende oxydbanden af te schermen. Wel trad er nog
zwak een band op, maar de lijn 12497.53 Ä van het doublet werd
hierdoor niet gestoord. Het achterwege blijven van merkbare zelf-
absorptie werd weer als boven gecontroleerd aan de doublet-
verhouding en wel in de eerste orde.

Teneinde het oplossend vermogen van het apparaat zoo effectief
mogelijk te maken, werd de smalste spleet, die zonder veel
intensiteitsverlies kon worden genomen, berekend i'^) en de scherp-
stelling zeer nauwkeurig fotografisch uitgevoerd. Een expositietijd

van ongeveer 2\ uur gaf een
topzwarting der lijn van deze
zwarting bleek met het oog op
de uit te voeren analyse het
gunstigst te zijn. Er werden
meerdere opnamen met zooveel
mogelijk denzelfden belich-
tingstijd gemaakt. Om dit te
bereiken, werd de onrustig
brandende boog door middel
van een er onder geplaatste,
met een schroef horizontaal be-
weegbare slee voortdurend op
de spleet gehouden.

Bij het fotometreeren werden
de spectra in beide richtingen
doorgemeten. De lijnvorm bleek
dan in beide gevallen dezelfde
te zijn. Steeds werden beide lijnen van het doublet gefotometreerd
(ofschoon die met de kortste golflengte gestoord was), teneinde
later golflengte-metingen te kunnen doen. De vergroote foto-
grammen werden nauwkeurig op intensiteit omgewerkt. De lijnen

waren duidelijk complex en bleken na analyse aan de zijde van de
grootere golflengten een component te bevatten. Voor het geval
van neon werd reeds aangegeven, hoe deze analyse geschiedt,
zoodat wij nu kunnen volstaan met de resultaten weer te geven.
Voor de intensiteitsverhouding der componenten werden gevonden
de waarden, zooals Tabel III die geeft, met een gemiddelde van
Bii/5io = 4.42 ±0.03.

TABEL III.

Gemiddeld

4.42 ±0.03

Hiermee komt overeen een atoomgewicht van 10.827 ±:
±0.002, waarbij voor de massa's genomen zijn Bio—10.0135 en
5^1=11.011018).

De lijnen vertoonen een aanzienlijke breedte van ongeveer 0.1 A.
Dit is voornamelijk te wijten aan de botsingsdemping (hooge
boogtemperatuur, druk van 1 atmosfeer) en de Dopplerverbreeding
(laag atoomgewicht, hooge boogtemperatuur).

Met gebruikmaking van den bekenden doubletafstand van
0.955 A werd de isotopie-verschuiving bepaald. Hiervoor werd
gevonden

BA2497.53 ........................... 0.054A of 0.120 cm-i.

Hoewel hier dus de lijnbreedte ongeveer het dubbele is van den
afstand der componenten, terwijl deze twee grootheden in het geval
van neon van dezelfde orde van grootte waren, treedt bij borium
toch een sterkere asymmetrie op, daar de intensiteiten der compo-
nenten minder uiteenloopen dan bij neon het geval was.

Vergelijking met resultaten van andere onderzoekers.

TABEL IV.

Discussie.

De langs verschillenden weg gevonden waarden voor de meng-
verhouding loopen zeer uiteen. Het is echter zeer goed mogelijk, dat
de oorzaak hiervan in de laatste kolom van tabel IV gezocht moet
worden. De samenstelling van borium blijkt n.1. nogal te varieeren
met de plaats van herkomst. AsTON tracht dit te verklaren met de
groote ,,separabilityquot; van borium. Deze grootheid wordt gedefi-
nieerd als het quotiënt van isotoopmoment en gemiddeld atoomge-
wicht. Het isotoopmoment is een maat voor het gemak, waarmee
het atoomgewicht kunstmatig kan worden gewijzigd, b.v. met de
diffusiemethode. De „separabilityquot; is dus een maat voor de procents-
gewijze verandering in atoomgewicht, die men met die methode kan
verwachten. Daar deze grootheid voor borium maximaal is, is het
niet te verwonderen, dat juist bij dit element de variaties in atoom-
gewicht zoo duidelijk aan den dag treden ¹).

1nbsp; Prof. Ornstein merkte in dit verband op, dat het denkbaar is, dat de
verschillen ontstaan zijn door kosmische straling, die in verschillende mate de
beide isotopen gedesintegreerd heeft.

HOOFDSTUK IV.

Lithium.

De mengverhouding der hthium-isotopen Li'^ en Li^ werd ge-
meten aan de resonantielijn A 6708 Ä. Daar de structuur van deze
lijn een schijnbaar triplet 22, 23) js, gelegen binnen 0.35 Ä, was het
noodzakelijk deze lijnen zoo smal mogelijk te verkrijgen. Oorzaken
van lijnverbreeding zijn o.a. de botsingsverbreeding en het doppler-
effect. Deze zijn te verminderen door den druk resp. de temperatuur
te verlagen. Bij gassen geeft dit geen bijzondere moeilijkheden,
maar hoe kan men metalen voldoende verdampen bij lage tempe-
raturen en daar doen aanslaan?

Voor dit doel is een buistype, zooals dat het eerst door
Schüler 24) is aangegeven, zeer geschikt. In dezen buisvorm wordt
de glimontlading benut in een holle cylindrische kathode. Sluit men
deze kathode bovendien aan een kant geheel af, terwijl aan de
andere zijde slechts een kleine opening wordt gelaten, dan con-
centreert zich de ontlading bij geschikte drukken (1/100 — 2 mm Hg)
in deze opening, met geringe uitbreiding naar binnen en naar buiten
en er is dan geen anodelicht. Een ander type lichtbron is uitgewerkt
door Zehden 25).

Onze lichtbron nu bestond uit een ijzeren cylinder als kathode
met nikkelen bodem; 1 cm hierboven bevond zich een nikkelen ring
met een opening van 5 mm. Op dezen ring en juist passend in den
cylinder stond een glazen cylinder, die ongeveer 12 cm boven de
kathode uitstak. Daarbinnen was een concentrische nikkelen anode
opgehangen. De glazen cylinder was van boven gesloten met een
glazen venster, waarop een rechthoekig prisma was geplaatst,
teneinde de buis verticaal te kunnen gebruiken. Om de kathode
was nog een koelmantel aangebracht. Als drager der ontlading werd
helium gebruikt van een druk van 2 mm Hg. In den dubbelen bodem
bevond zich een weinig fijnverdeeld metalliek lithium. De aanslag
had voornamelijk plaats in de ronde opening en vormde een lichtend

laagje van slechts enkele mm hoogte¹); De buis werd later aan
een gecombineerde kwikdampstraal- en diffusiepomp-installatie met
ohe-voorpomp aangesloten, daar ten eerste de buis nu en dan moest
worden gereinigd en ten tweede dan de condities konden worden
gevarieerd. Het helium werd eveneens uit een aangesloten ballon,
voorzien van een aftapsluisje, verkregen. Het werd, alvorens in de
buis te komen, ter reiniging over kool van vloeibare luchttempe-
ratuur gevoerd. Een voortdurende circulatie van het helium bleek
niet noodig te zijn. Pas na vele branduren begon het spectrum
sporen van verontreinigingen te vertoonen, waarbij dan tegelijker-
tijd de emissie der lithiumlijnen sterk terugliep. De buis werd dan
korten tijd bij hoogere stroomsterkte zonder waterkoeling gebrand
en in verbinding met het door vloeibare lucht omgeven vat met
kool gesteld, totdat de verontreinigingen verdwenen en de lithium-
emissie weer op peil was. De buis werd met gelijkspanning van
440 Volt onder voorschakeling van enkele duizenden Ohm bij een
stroomsterkte van 100 mA bedreven. De zelfabsorptie was onder
deze omstandigheden zeer gering en haar invloed op de resultaten
der metingen kon, zooals verder zal blijken, worden geëlimineerd.

Als spectraalapparaat werd het echelon in de stigmatische op-
stelling gebruikt, terwijl met behulp van een monochromator met
rechtziend prisma volgens DUBOIS de gewenschte golflengte werd
voorgedraaid. De monochromator, waaruit de secundaire spleet was
verwijderd, was zoo opgesteld, dat de primaire
spleet scherp was afgebeeld op de spleet van
de echelon-apparatuur.

Zooals reeds werd vermeld, bestaat de lijn
A6708 A uit 3 lijnen (zie fig. 9), waarvan de

middelste een coïncidentie is van 2 van de vier
d L^lifn'óZO?? componenten der samenstellende Lf - en Li^-
doubletten — ^^3/2. 1/2 der grofstructuur.
De te verwachten /z/s-splitsing der Lf-lijnen in nieuwe doubletten
is blijkbaar te gering om zich te kunnen manifesteeren. De
structuur beslaat met een breedte van 0.75 cm~i een belangrijk
deel van het dispersiegebied van het echelon, dat 1.77 cm~quot;i

1nbsp; Voor een beschrijving van het mechanisme der ontlading zij verwezen
naar de publicaties van schüler

bedraagt. Daar, zooals bekend, de intensiteit der waargenomen
lijnen sterk van den buigingshoek afhangt, moest hiermee bij
het uitwerken der platen nauwkeurig rekening worden gehouden.
Daartoe werd de door het echelon veroorzaakte intensiteits-
verdeeling nog eens opnieuw gemeten. Hierover handelt Hoofd-
stuk II. De in fig. 6 afgebeelde experimenteele kromme is
een sterk verkleinde reproductie van de standaardkromme, waarmee
nu verder de intensiteiten van de lijnen werden gecorrigeerd. Bij
de meeste opnamen werden de sterke lijnen van het triplet ongeveer
in dubbelordestand gebracht; de zwakke component bevond zich dan
in de eene orde in de buurt van het intensiteitsmaximum, in de
andere was ze niet meer meetbaar. Bovendien werd op iedere
opname de plaats van dit maximum gemarkeerd door het directe
spleetbeeld mede te fotografeeren (zie Hoofdstuk II); daarvoor
werd, gelijk reeds werd gezegd, het echelon even uit de opstelling
getild. Zoo was het mogelijk de buigingshoeken voor de verschil-
lende lijnen te meten. In fig. 10 is een der opnamen weergegeven.
Wegens het groote verschil in intensiteit tusschen de componenten
bleek het noodzakelijk steeds twee opnamen van denzelfden be-
lichtingstijd te maken, waarvan de eene door een van te voren geijkt
gelatinefilter werd verzwakt. Voor dit doel werden met naphtol-
groen gekleurde filters met een doorlating van 33.3 % en 30.0 %
gebruikt. Teneinde eventueele tijdens deze opnamen optredende
intensiteitsschommelingen der lichtbron te
kunnen constateeren en tevens in rekening
te kunnen brengen, werd een klein deel van
het uitgezonden licht met een vlak glazen
plaatje uit de stralengang genomen en het
spectrum der lichtbron tegelijk met de
Fig. 10. Echelon-opname hoofdopnamen met behulp van een glas-
van de Li-hjn 6708 . spectrograaf van FuESS gefotografeerd.
Deze nevenopname moest natuurlijk, ten einde een bruikbare zwar-
ting te verkrijgen, aan de hoofdopname worden aangepast, daar de
expositietijd vast lag (n.1. gelijk aan dien der hoofdopname). Deze
contróle-opname werd steeds tegelijk met de hoofdopname ont-
wikkeld. Soms bleek de buis echter zoo gelijkmatig te hebben
gebrand, dat deze correctie achterwege kon blijven.

De hier gebruikte plaatsoort was de Agfa-Superpan, die bij

6700 A een zeer hooge gevoeligheid bezat. (Tegen het einde van
de metingen bleek bij nieuwe zendingen het verval der gevoeligheid
beneden de door ons gebruikte golflengte te liggen en wij konden
slechts na veel moeite nog eenige doozen van de oude sensibilisatie
machtig worden.) Aanvankelijk werd nog gewerkt met Ilford
Special Rapid Panchromatic platen, maar ten eerste vertoonden
deze een sterk verval der gevoehgheid bij A6700A en ten tweede
waren de Agfa-Superpan in dit gebied ongeveer 50 maal gevoeliger.
De belichtingstijd bedroeg ongeveer een half uur. De omzetting
der zwartingen in intensiteiten geschiedde op de gebruikelijke wijze
door middel van zwartingsmerken van denzelfden behchtingstijd,
die direct op de plaat der hoofdopname werden gedrukt. Met
ontwikkelen werd steeds gewacht, totdat de structuuropnamen en
de merken gedurende een tijd van gelijke orde op de plaat
aanwezig waren. De opnamen werden in groote overzetting gefoto-
metreerd en de lijnvormen in haar geheel op intensiteit omgewerkt.
Daarna werd het geheel gecorrigeerd voor de ligging in de
intensiteitskromme van het echelon en tenslotte de lijnen met een
planimeter uitgemeten. Deze meting leverde vooreerst de intensiteits-
verhouding i'i: «2 : h der drie lijnen van het triplet. We kunnen
nu aannemen, dat de intensiteitsverhouding in de grofstructuur-
doubletten voor beide isotopen weinig van de waarde 2 afwijkt.
Deze verhouding is voor het eerste lid der hoofdserie van de
elementen met 1 valentie-electron zoowel theoretisch berekend 26)
als experimenteel aangetoond en wel voor alle alkaliën, met uit-
zondering van Li en ook voor Ag^'^). Maken we dus het verschil

12—2ï3 op, dan zal aan de betrekking ^—= 2 binnen de meet-

h — 2i3

fouten zijn voldaan. De mengverhouding V der isotopen zal dan uit

de quotiëntennbsp;. bepaald, een gelijke waarde moeten

2 h h

opleveren.

Bij een aantal opnamen was dit inderdaad het geval. Dit levert
tevens een criterium voor het niet meetbaar aanwezig zijn van zelf-
absorptie in de resultaten (blz. 20). Treedt er zelfabsorptie op, dan
zal de waarde van de verhouding : (ig—) kleiner dan 2 zijn en
zal de mengverhouding V uit ii: berekend kleiner uitvallen dan
uit (Ï2—2i3) : 13. Bij eenige opnamen werd op deze wijze inderdaad

een invloed der zelfabsorptie gevonden en wel bij die opnamen, die
vlak na een regeneratie van de ontladingsbuis waren gemaakt, het-
geen begrijpelijk is wegens de dan hooge Li concentratie. Ook uit
de platen, die zelfabsorptie toonen, kon de ware waarde der meng-
verhouding worden bepaald en wel op grond van de volgende
redeneering.

Is de zelfabsorptie gering, d.w.z. is in de volgende formule de
factor a lt; 0.25, dan kan de intensiteit der geëmitteerde lijn

i a (1 — a)

worden gesteld, waarin a een grootheid is evenredig met het product
N . ƒ van het aantal deeltjes N in den ondersten toestand en de
f-waarde der uitgezonden spectraallijn 28, 29). Dit geldt onafhanke-
lijk van het feit, of de lijnvorm door Doppler- of door dispersiever-
deeling wordt bepaald.

Het verschil in Dopplerbreedte tusschen de Li''- en Li^-lijnen
werd verwaarloosd, daar de lijnvorm voor alle drie lijnen gelijk
genomen mag worden. Voor de drie componenten van het triplet
kan nu worden gezet:

z, a (1 — a)

^ ( y ^

6 b
«3- 2 [1-2

waarbij de mengverhouding der isotopen door V = alb werd be-
paald. Het oplossen der vergelijkingen geschiedde langs grafischen
weg, doordat in kromme y = x (1—x) de drie ordinaten y^, y2, y^,
die evenredig zijn met de gemeten intensiteiten i^, «2, is, zóó werden
gekozen, dat de correspondeerende abcissen aan de betrekking
X2 = x-iI2 2x3 voldeden. Nu zijn x-^, X2, X3 de op oneindig dunne
laag gereduceerde intensiteiten der drie componenten.

De mengverhouding der isotopen wordt op dezelfde manier
bepaald uit de verhoudingen:

y_ _2x3

~ 2x3nbsp;X3

In Tabel V zijn de eindwaarden van een 7-tal metingen samen-
gevoegd. De met een sterretje aangegeven waarden zijn voor zelf-
absorptie gecorrigeerd; bij de overige opnamen trad practisch geen
zelfabsorptie op.

TABEL V.

Gemiddeldnbsp;8.1 ±0.4

Neemt men voor de massa's der isotopen de waarden = 7.0146
en Li6 = 6.0145 30), dan volgt daaruit voor het atoomgewicht
6.904 ± 0.005.

De afstanden der 3 componenten werden bepaald met behulp
van de lineaire dispersie, die bleek te zijn 0.356 A/mm. Er werd
gevonden (zie fig. 9)

nbsp;1-2.........0.161 A of 0.358 cm-i

nbsp;2-3.........0.175 A of 0.389 cm-i

Vergelijking met resultaten van andere onderzoekers.

TABEL VI.

Isotopie-verschuivingen werden nog gemeten door Hughes 23)
en door d'Eustachio 38). Deze vonden resp. de waarden:

Li 6708 Ä ............ 0.345 cm-i,

Li 6708 Ä ............ 0.330 cm-i.

Discussie.

Uit tabel VI blijkt, dat er een duidelijke discrepantie bestaat
tusschen de met den massa-spectrograaf verkregen en de optisch
gemeten waarden. De eerste loopen bovendien onderling sterk uit-
een. Brewer39) past op de waarde Li''/Liß = 11.60 nog een
correctie toe voor een invloed van de ionenbron en komt dan tot
een mengverhouding 12.52. Brewer toont n.1. aan, dat bij lithium
de mate van diffusie naar het oppervlak van het geïmpregneerde
platina voor beide isotopen verschillend is. Daar de verhouding van
Li'- tot Lï6-atomen, die het oppervlak als ionen verlaten, evenredig
is met de concentraties aan het oppervlak, zal dus de verhouding
van de gemeten Liquot;^- en Li6-ionenstroomen gecorrigeerd moeten
worden. Ook uit een publicatie van Nemenov^o) blijkt, dat de
mengverhouding Lf'jLi^ sterk afhangt van de verhitting van de
ionenbron. Zoo geeft hij de waarden 10.5 en 7.7 respectievelijk bij
6.2 en 6.0 Amp. De laatste waarde zal na correctie (volgens
Brewer) tot 8.3 de natuurlijke mengverhouding het meest benade-
ren, en komt heel goed met de optische uitkomsten overeen.

Was aanvankelijk de interpretatie der door positieve stralen op
de fotografische plaat verkregen zwartingen niet zeer overtuigend,
den laatsten tijd heeft men uitvoerig het verband tusschen de energie
der ionen en de door deze teweeggebrachte zwarting op de plaat

onderzocht 40, 4i).

Wat betreft de optische waarden, heeft van Wijk42) er op
gewezen, dat de door SCHÜLER gegeven waarde 10.5 waarschijnlijk
tengevolge van te geringe oplossing van het gebruikte étalon te
hoog is. De door van WiJK uit metingen aan Lig-banden verkregen
waarde 7.2 valt wat te klein uit, daar het over elkaar vallen van
lijnen systematische afwijkingen in dezen zin gaf.

Omtrent de juistheid van het chemische atoomgewicht moet wor-
den opgemerkt, dat dit laatste reeds bij geringe verontreiniging van
het gebruikte lithium merkbaar te hoog kan uitvallen.

HOOFDSTUK V.

Neon met kunstmatig gewijzigde mengverhouding.

Inleiding.

Het is op verschillende wijze mogelijk gebleken, de mengverhou-
ding der isotopen van een element te wijzigen. Bij neon, waterstof
en zuurstof is dit gebeurd door gefractionneerde destillatie, bij
kwik, zink, kalium en chloor door destillatie bij zeer lagen druk.
Verder zijn kleine hoeveelheden van Lï^ en LfS en ook van K^^
massa-spectrografisch afgescheiden. Betere resultaten geven echter
de methode der diffusie door een poreuzen wand en die van
diffusie in stroomenden kwikdamp, beide ontwikkeld door
Hertz 43). Met de eerste methode is tenslotte zuiver iVe20 ver-
kregen en zuiver Da- Nieuw is de „gedeeltelijke scheidingquot; van C12
en Ci3 door diffusie in methaan.

De scheiding van H2O en D2O uit water is langs electrolytischen
weg teweeggebracht. Lewis verkreeg zoo zuiver zwaar water in
groote hoeveelheden.

Verder kunnen nog worden genoemd de chemische methode, die
gebruik maakt van z.g. uitwisselingsreacties, zooals

iVHs HOD NH^D H^O
en de fotochemische, die echter nog in een beginstadium verkeert.

Toetsing van een gewijzigde jwengverhouding.

Het doel was nu, van een hoeveelheid aan Ne22 verrijkt neon^)
de mengverhouding te bepalen.

Een Geisslerbuisje, voorzien van cylindrische electroden en aan
het eene einde door een venster afgesloten, werd aan de in Hoofd-
stuk IV beschreven pompinstallatie in verticalen stand aangesloten
en uit den eveneens aan de installatie aangesloten ballon met dit neon
tot een druk van mm Hg gevuld. Om dit buisje werd reeds

Dit neon werd ons ter beschikking gesteld door Prof. Dr. W. H. keesom
te Leiden, waarvoor wij hem ook op deze plaats onzen bijzonderen dank betuigen.

eenigen tijd voor de opname een vat met vloeibare lucht gebracht,
teneinde de Dopplerbreedte der lijnen zooveel mogelijk te drukken.
De buis werd bedreven met 440 Volt bij een stroomsterkte van
4 mA en end-on via een prisma waargenomen. Aanvankelijk werd
gewerkt met een étalon van Fabry—PeroT, geplaatst in den even-
wijdigen lichtbundel der echelon-apparatuur. Daarbij was het
noodig, de spleet van den monochromator met een cylinderlens over
de hoogte gelijkmatig te verlichten.

Wegens den sterken continuen grond en den langen belichtings-
tijd van eenige uren werd later weder overgegaan tot het echelon.

De metingen geschiedden weer geheel analoog aan die, welke in
Hoofdstuk II beschreven werden. Hoewel hier bij een lagere tempe-
ratuur werd opgenomen, werd geen betere oplossing verkregen dan
vroeger. De oorzaak hiervan ligt in het feit, dat de breedten hier in
hoofdzaak door het apparaat i.e. het echelon werden bepaald. Deze
end-on opnamen deden een grootere zelfabsorptie in de lijn ver-
wachten dan wanneer het capillair van terzijde werd waargenomen.
Ten einde dit laatste ook nu te kunnen doen, werd een gedeelte van
de inwendige verzilvering van het vloeibare luchtvat verwijderd en
daarna door den dubbelen wand van dit vat geobserveerd. Opnamen
op deze wijze gemaakt, gaven inderdaad een veel grootere waarde
voor de mengverhouding (zie tabel VII).

TABEL VII.

Dwars-opnamen geven dus blijkbaar minder geabsorbeerde lijnen.

Dit geeft ons de mogelijkheid te extrapoleeren naar de waarde bij
absorptie nul. Met de gebruikelijke methode 28, 29, 44) vindt men
voor de mengverhouding Ne20/iVe22 t= 5.05 : 1.

Met de gevonden mengverhouding correspondeert een atoomge-
wicht van 20.33. Uit gasdichtheidsbepalingen werd een waarde van
20.57 verkregen. Gewerkt werd nog bij verschillende drukken; een
invloed van den druk was niet merkbaar aanwezig.

SUMMARY.

A formula has been derived for the intensity distribution of the
echelon as a function of the deviation from the normal position.
With its aid the experimentally determined intensity distribution
could be evaluated. The results of the measurements are in
agreement with theory.

The abundance ratio of the isotopes 20 and 22 of atmospheric
neon was deduced from the hnes 2 5852 (s^P^—p^Po) and
A 6402 (s^Pz—p^Ds). The mean value found was Ne^ojNe^^^
9.9 ± 0.2, leading to an atomic weight of 20.183 ± 0.006. The
isotope shifts amount to 0.111 cm—i and 0.071 cm—i respectively.

In the case of boron the line 2 2498nbsp;—was

studied. Here the relative abundance of the isotopes appeared to be
Bii/fiio = 4.42 ± 0.03, from which value follows 10.827 ± 0.002
for the atomic weight. The isotopic displacement was found to
be 0.120 cm-i.

Measurements in the line 2 6708nbsp;—22^,^ ) of lithium

gave the value of 8.1 ± 0.4 for the intensity ratio of the isotopes
7 and 6, leading to an atomic weight of 6.904 ± 0.005. The mean
value of the doublet isotope shift amounts to 0.373 cm—i. With the
revolving power of the apparatus used none of these 3 elements
showed any indication of hyperfinestructure.

Also a sample of neon, the abundance ratio of the components
of which had been changed artificially by rectification, was
examined. The increase in atomic weight, as determined optically,
appeared to be smaller than was deduced from determinations of
the gas densities.

Comparing our results with those given by other methods, we
can say that in the case of neon the ratios obtained optically
respectively those arrived at by means of the mass-spectrograph are
in agreement, whilst for boron and lithium there remains a distinct
discrepancy.

Our data for neon and boron fit in perfectly with the ratios, as

evaluated from the international chemical atomic weights. In the
case of lithium our value for the atomic weight is smaller than the
chemical one.

The optical method thus appears to be very appropriate for the
determination of atomic weights. In fact, the masses of isotopes
being accurately known nowadays, the values determined by this
method can be obtained with an accuracy of at least 1 in 1000.

LITTERATUUR.

F.nbsp;W. Aston, Mass-spectra and Isotopes, 1933.

J. MatTAUCH, Methoden und Ergebnisse der Isotopenforschung, Phys. Zs.
35, 267, 1934.

H. Kopfermann, Hyperfeinstruktur und Isotopie, Naturw. 24, 561, 1936.

1.nbsp;W. Bleakney, D. W. Mueller and H. A. Barton, Review of scient.

instr. 6, 59, 1935.

2.nbsp;H. C. Urey, f. G. Brickwedde and G. M. Murphy, Phys. Rev. 39, 164;

40, 1, 1932.

3.nbsp;D. S. Hughes and C. Eckart, Phys. Rev. 36, 694, 1930;

G.nbsp;Breit, Phys. Rev. 42, 348, 1932;

H.nbsp;A. Bethe and R. F. bacher, Rev. of Mod. Phys. 8, 82, 1936.

4.nbsp;H. C. burger en P. H. van gittert, Versl. K. A. v. W. 29, 394, 1920.

5.nbsp;H. Stansfield, Phil. Mag. 18, 371, 1909.

6.nbsp;W. Ch. van Geel, Rev. d'Opt. 2, 445, 1923.

7.nbsp;W. Bleakney, Phys. Rev. 43, 1056, 1933.

8.nbsp;H. C. Burger und P. H. van Gittert, Phys. Zs. 21, 16, 1920.

9.nbsp;K. T. Bainbridge, Phys. Rev. 43, 424, 1933.

10.nbsp;H. A. Barton and ]. H. Bartlett Jr., Phys. Rev. 31, 822, 1928.

11.nbsp;A. L. VAUGHAN, J. H. Williams and J. T. Täte, Phys. Rev. 46, 327, 1934.

12.nbsp;G. P. Baxter, J. Amer. Chem. Soc. 50, 603, 1928.

13.nbsp;International Committee, J. Amer. Chem. Soc. 55, 441, 1933.

14.nbsp;H. Nagaoka and T. Mishima, Proc. Imp. Ac. Tokyo 5, 200, 1929.

15.nbsp;E. Thomas and E. J. Evans, Phil. Mag. 10, 128, 1930.

16.nbsp;W. Ch. van Geel, diss. Utrecht, 1928.

17.nbsp;P. H. van Gittert, Zs. f. Phys. 65, 547, 1930.

18.nbsp;F. W. Aston, Proc. Roy. Soc. A 115, 502, 1927.

19.nbsp;-, Proc. Roy. Soc. A 132, 490, 1931.

20.nbsp;R. F. Paton and G. M. Almy, Phys. Rev. 37, 1710, 1931.

21.nbsp;A. Elliott, diss. Utrecht, 1930.

22.nbsp;H. schüler und K. wurm,. Naturw. 15, 971, 1927.

23.nbsp;D. S. Hughes, Phys. Rev. 38, 857, 1931.

24.nbsp;H. SCHÜLER, Zs. f. Phys. 35, 323, 1925; 59, 149, 1929—30.

25.nbsp;W. Zehden, Zs. f. Phys. 86, 555, 1933.

26.nbsp;E. Fermi, Zs. f. Phys. 59, 680, 1930.

27.nbsp;A. FILIPPOV und I. ISLAMOV, Zs. f. Phys. 85, 409, 1933.

28.nbsp;R. Ladenburg, Zs. f. Phys. 65, 200, 1930.

29.nbsp;R. Minkowski, Zs. f. Phys. 63, 188, 1930.

30.nbsp;K. T. Bainbridge, Phys. Rev. 44, 56, 1933.

31.nbsp;-, J. Franklin Inst. 212, 317, 1931.

32.nbsp;G. P. Harnwell and W. Bleakney, Phys. Rev. 45, 117, 1934.

33.nbsp;F. W. Aston, Proc. Roy. Soc. A 134, 574, 1932.

34.nbsp;A. Keith Brewer, Phys. Rev. 47, 571, 1935.

35.nbsp;W. R. van WlJK and A. J. van Koeveringe, Proc. Roy. Soc. A 132, 98,

1931.

36.nbsp;G. NakAMURA, Nature 128, 759, 1931.

37.nbsp;H. Schüler, Zs. f. Phys. 66, 431, 1930.

38.nbsp;D. d'Eustachio, Phys. Rev. 51, 780, 1937.

39.nbsp;A. Keith Brewer, J. of Chem. Phys. 4, 350, 1936.

40.nbsp;L. M. Nemenov, Phys. Zs. Sowjet Union 9, 132, 1936.

41.nbsp;K. T. Bainbridge, J. Franklin Inst. 212, 489, 1931.

42.nbsp;W. R. VAN WlJK, Naturw. 19, 894, 1931; 19, 772, 1931.

43.nbsp;G. Hertz, Zs. f. Phys. 79, 108, 1932; 91, 810, 1934.

44.nbsp;W. Schütz, Zs. f. Phys. 45, 30, 1927.

STELLINGEN

I.

Het meten van de mengverhouding van isotopen leidt tot een
nauwkeurige bepaling van het atoomgewicht.

II.

Het is in principe mogelijk de mengverhouding van isotopen te
wijzigen door kunstmatige desintegratie.

III.

Het PELTlER-effect speelt bij den microfotometer volgens Moi.I.
een rol analoog aan die van de automatische sterkteregeling bij een
radio-ontvanger.

IV.

Het gebruikelijke centraal aanbrengen van de lichtbron in woon-
vertrekken laat zoowel uit practische als uit aesthetische over-
wegingen zeer veel te wenschen over.

V.

De meening van kolhörster, dat de oorsprong der kosmische
stralen in de novae gezocht moet worden, wat in overeenstemming
zou zijn met de bevindingen der astronomen, is niet juist.

W. Kolhörster, Zs. f. Phys. 93, 429, 1935.

VI.

Voor het opwekken van zeer hooge, constante gelijkspanningen
ten behoeve van kernphysische onderzoekingen, verdient de cascade-
methode met gasgevulde ontladingsventielen de voorkeur.

Tquot; -r -M

Voor een goed inzicht in het verschijnsel van de verlaging der
doorslagspanning van een gas door bestraling van de kathode, is
het wenschelijk, experimenten te doen met kathodes, waarvoor de
coëfficiënt y sterk uiteenloopt.

R. Schade, Zs. f. Phys. 105, 595, 1937.

F. Llewellyn Jones and W. H. Willott, Proc.

Phys. Soc. 48, 830, 1936.

VIII.

De condities, die COCKING aangeeft voor een middelfrequent ver-
sterkertrap, voorafgaande aan een diode-detector, zijn niet die,
waarbij de grootste spanning aan den detector te verkrijgen is.

W. T. Cocking, Wireless Engineer 12, 595, 1935.

îvi.1

.........l-^iSîi

i

• J
■ ■

■ ■■■ .^.vi-.. •
■ - „f

-v..

..... v^^j,.,

• ' , i. lt; ' - ■■ . t' «nbsp;'. ^ •nbsp;• •• ■

ii

- fx

•m-

m

gt; s,:

Vnbsp;iiÄ

■fx ■^ -v':':,.-

%