DOI: 10.1002/andp.19364190804. Zur Messung von Geschwindigkeits‐ und Energieverteilungen

Zur Messung von Geschwindigkeits‐ und Energieverteilungen

10.1002/andp.19364190804

Crossref journal-article

Wiley

Annalen der Physik (311)

Abstract

AbstractBei Literaturstudien machte ich die Feststellung, daß in einer großen Zahl von Arbeiten, in denen die Geschwindigkeits‐ oder die Energieverteilung eines Strahls geladener Teilchen experimentell untersucht wurde, bei der Auswertung ein Fehler unterlaufen ist, der die Resultate der Arbeiten mehr oder weniger entstellt und in einzelnen Fällen Anlaß zu falschen Schlüssen gegeben hat. In der vorliegenden Arbeit sind deshalb die Beziehungen zwischen den nach verschiedenen Meßmethoden unmittelbar gewonnenen Meßwerten und den Koordinaten der gesuchten Geschwindigkeits‐ bzw. Energieverteilungskurven zusammengestellt worden (vgl. besonders die Tab. 1 auf S. 731). Es wird ferner auseinandergesetzt, daß analoge Überlegungen für massenspektroskopische Untersuchungen gültig sind und in vielen Fällen auch auf diesem Gebiet übersehen wurden. Es werden dann für einige herausgegriffene Arbeiten aus verschiedenen Gebieten der Korpuskularstrahlphysik (Lichtelektrizität, Sekundärelektronen, Elektronenstreuung, Massenspektrographie) die sich ergebenden Korrektionen zahlenmäßig durchgeführt, um an diesen Beispielen zu zeigen, daß sich bei falscher und richtiger Auswertung erhebliche Differenzen ergeben können.

Bibliography

Kollath, R. (1936). Zur Messung von Geschwindigkeitsâ und Energieverteilungen. Annalen Der Physik, 419(8), 721â741. Portico.

Authors 1

R. Kollath (first)

References 34 Referenced 25

Vgl. S.735 Anm. 1.
Die Bezeichnung „Energieverteilung”︁ unter der man dem gewöhnlichen Sprachgebrauch nach eine Verteilung von Energien (z. B. im Sonnenspektrum) verstehen würde hat sich unglücklicherweise auch für „Teilchenzahlkurven”︁ bereits so weitgehend eingebürgert daß es fraglich erscheint ob hier eine neue Bezeichnung eingeführt werden soll; es mag mit den Ausdrücken: „Anzahl/Energie‐Verteilung”︁ und „Anzahl/Geschwindigkeits‐ Verteilung”︁ in dieser Arbeit wenigstens der Versuch gemacht werden auch rein äußerlich die Begriffe klar zu trennen.
Es sei hier darauf hingewiesen daß die hin und wieder in der Literatur vorkommende Bemerkung daß die Energieverteilung einer Maxwellschen ähnlich sei wobei gemeint ist daß die Energieverteilung sich näherungsweise durch die FunktionE2·edarstellen läßt eine rein formale Bedeutung hat; jedenfalls ist in diesem Fall die Energieverteilung nicht dieselbe wie die eines Gases im Temperaturgleichgewicht.
Entsprechende Überlegungen gelten für die Aufstellung einer photographischen Platte an Stelle des beweglichen Käfigs doch sind hier die Empfinlichkeit der photographischen Schicht gegenüber Teilchen verschiedener Geschwindigkeit und die Wirkung von Inhomogenitäten in der photographischen Emulsion zu beachten.
In Analogie zu einem optischen Spektrometer kann man Δr/rals Öffnungsverhältnis der Apparatur vals denjenigen Faktor ansehen der das Dispersionsvermögen des benutzten „magnetischen Spektrometers”︁ charakterisiert.
Bei den wirklich ausgeführten Messungen wird im allgemeinen eine Ablenkung auf einem Kreisbogen von 127° verwendet da dieser richtungsfokussierend wirkt. Für die vorliegende Arbeit ist dieser Unterschied unwichtig da bei allen Überlegungen nur senkrechter Eintritt des Strahls in das ablenkende Feld angenommen wurde; es möge daher der Einfachheit halber wie bei der Besprechung der magnetischen Methode eine halbkreisförmige Bahn betrachtet werden.
Die Gleichung für die Bahnen derjenigen Teilchen die im Plattenkondensator nicht in der Mitte zwischen beiden Platten verlaufen sind kompliziert und hängen von der Abweichung gegen die mittlere Bahn ab. Bei der Betrachtung eines festen Wertes der elektrischen Feldstärke und eines beweglichen Käfigs würden daher sehr komplizierte Verhältnisse auftreten ganz abgesehen von den experimentellen Schwierigkeiten die durch die verschiedene Störung des Feldverlaufes am Ende des Kondensators je nach Lage der Käfigöffnung sich ergeben würden.
Die exakte Ausrechnung von E als Funktion vonrmuß die inhomogene Feldverteilung zwischen den gebogenen Kondensatorplatten (Zylinderkondensator) berücksichtigen; doch ergibt sich auch bei strenger Rechnung das oben abgeleitete Resultat.
Bei der Aufstellung von Tab. 1 wurde die Voraussetzung gemacht daß die Breite der Käfigöffnung bei der magnetischen und der elektrostatischen Ablenkmethode klein ist gegen die Breite der Verteilung selbst eine Voraussetzung die für Verteilungskurven von lichtelektrisch ausgelösten Elektronen von gestreuten Elektronen und von Sekundärelektronen im allgemeinen weitgehend erfüllt ist. Auf die komplizierteren Verhältnisse die bei Nichterfüllung dieser Voraussetzung auftreten wird bei Besprechung der massenspektrographischen Untersuchungen im folgenden Abschnitt genauer eingegangen.
Diejenigen Arbeiten für die genaue zahlenmäßige Angaben über Apparaturdimensionen besonders über die Größe der Käfigöffnung nicht vorliegen können auf die quantitative Richtigkeit ihrer Resultate nur schwer nachgeprüft werden.
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10.1103/PhysRev.40.429
10.1103/PhysRev.45.724
10.1103/PhysRev.46.894
10.1103/PhysRev.35.139
Für die Durchrechnung die zu obigem Korrektionsfaktor führt spreche ich Herrn Mrowka auch an dieser Stelle meinen besten Dank aus.
10.1002/andp.19334090407
10.1007/BF01336892
F. W.Aston „Mass Spectra and Isotopes”︁ London1933.
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Bainbridges Massenspektrograph 2. Form mit „velocity selector”︁ (vgl.F. W.Aston a. a. O. S.84–85) erfordert dagegen eine ähnliche Korrektur der Häufigkeitsangaben wie die Anordnung von
W.Bleakney(a. a. O.).
Alle zusammenfassenden Darstellungen der hierhergehörenden Gebiete die mir bisher bekannt geworden sind haben diese Überlegungen nicht berücksichtigt. Man findet vielmehr allgemein die Auffassung vertreten daß z. B. bei der Methode des transversalen Magnetfeldes statt konstanten Magnetfeldes und photographischer Platte auch feststehender Käfig und veränderliches Magnetfeld zur direkten Ermittlung der Geschwindigkeitsverteilung benutzt werden kann.
Es mag an dieser Stelle auf die interessante Tatsache hingewiesen werden daß diese richtig ausgewerteten Arbeiten sich auf bestimmte Gebiete beschränken nämlich a) auf das Gebiet der Auslösung von Sekundärelektronen durch Primärelektronen und b) auf das Gebiet der Untersuchung radioaktiver Substanzen während die übrigen der Methode nach hierhergehörenden Arbeiten aus dem Gebiet der lichtelektrischen Wirkung der Sekundärelektronenauslösung durch positive oder neutrale Teilchen der Elektronenstreuung (mit Ausnahme der Arbeiten von Rudberg) und der Massenspektrographie nicht richtig ausgewertet sind.
10.1002/andp.19193630502
10.1080/14786440308635118
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Dates

Type	When
Created	18 years, 3 months ago (May 18, 2007, 12:05 p.m.)
Deposited	1 year, 10 months ago (Oct. 18, 2023, 9:38 p.m.)
Indexed	1 year, 6 months ago (Feb. 9, 2024, 5:03 p.m.)
Issued	89 years, 8 months ago (Jan. 1, 1936)
Published	89 years, 8 months ago (Jan. 1, 1936)
Published Online	19 years, 5 months ago (March 14, 2006)
Published Print	89 years, 8 months ago (Jan. 1, 1936)

Funders 0

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