F.M. Penning

Die glimmentladung bei niedrigem druck zwischen koaxialen zylindern in einem axialen magnetfeld

Summary Experiments are described concerning the starting potential and the characteristic of the glow discharge between coaxial cylinders in an axial magnetic field at low gas pressures. With a magnetic field H of sufficient strength electrons, leaving the cathode, describe a cycloidal path of considerable length before reaching the anode. So the magnetic field causes an apparent increase of the pressure (up to a factor 1000) and a decrease of the starting potential Vz (down to a factor 0,01). (Fig. 6–9). At very low pressures p and large values of H it is to be expected that the electrons, liberated from the cathode, should return to the cathode before collision and should be useless for the starting mechanism. Nevertheless in this region in the tubes I and II (fig. 4), with the outer cylinder cathode, low starting potentials are obtained (fig. 9), which may be due to: roughness of the cathode surface, electron liberating from the curved end parts of the outer cylinder and ionising of gas atoms by positive ions. The curved end parts of the outer cylinder, when used as cathode, are essential for the decrease of Vz by the magnetic field; when the outer cylinder is taken as anode, Vz is much higher (fig. 10). This tube may therefore be used as a rectifier. Vz is also increased considerably, when the outer cathode cylinder is left open at both sides (fig. 15). The influence of the angle ♀, which the direction of the magnetic field makes with the axis of the cylinder, was studied. By increasing ♀ the number of electrons returning to the cathode is diminished (fig. 11), but also the number of ions formed by one electron. So the increase of ♀ causes sometimes a decrease (fig. 12) and sometimes an increase (fig. 13) of Vz. The peculiar form of the curves in fig. 13 is discussed. With an open outer cylinder as cathode the starting potential is lower in an inhomogeneous field (short coil around the middle of the tube) than in a homogeneous field (long solenoid), which can be explained by the form of the electron paths in both cases (fig. 14). In a certain region of values of p and H, Vz has more than one value (fig. 7–9), consequently the current-voltage characteristic has 2 intersection points with the V-axis. At a somewhat lower value of H characteristics were found, which did not intersect the V-axis at all (fig. 16, 17); a characteristic of this kind contains four different parts: besides an ordinary positive and negative region also a positive and a negative region with different properties. These latter regions were found previously in helium (without magnetic field) and called “characteristics of the second kind”. Points on a positive characteristic of the second kind cannot be measured as here the discharge cannot be stabilized by a series resistance. As the magnetic field acts as a apparent increase of the gas pressure, the current densities of the glow discharge at low pressure can be largely increased by it (In Fig. 18 with a factor 104). For pressures

Ein neues manometer für niedrige gasdrucke, insbesondere zwischen l0−3 und 10−5 mm

Summary A manometer for low gas pressures, especially between 10−5 and 10−8 mm is described, consisting of a glow discharge tube in a magnetic field. The pressure is measured by the current between the electrodes ; as an indication for this current the length of the negative glow on the rod shaped cathode of another glow discharge tube may be useful. This manometer is very simple in its use ; it gives an uninterrupted, instantaneous and clearly visible indication of very low pressures, those of condensable vapours included.

The starting potential of the glow discharge in neon-argon mixtures between large parallel plates: I. Results

Zusammenfassung § 1. Diskussion der fruheren Messungen uber die Erniedrigung der Zundspannung eines Edelgases durch Beimischung eines anderen Gases dessen Ionisierungsspannung kleiner als die Anregungsspannung der metastabilen Zustande des Hauptgases ist. § 2. Beschreibung einer Rohre mit ebenen Platten (Diameter D = 8 cm, Elektrodenabstand d = 2 cm) zur Bestimmung der Zundspannung von Ne-Ar Gemischen. § 3 Das benutzte Neon wurde von den letzten Spuren von anderen Gasen durch eine der folgenden Methoden gereinigt: A) eine Bogenentladung mit Ca-Kathode (0,5 A); B) eine starke Glimmentladung mit Mischmetall-Kathode (0,2 A); C) eine schwache Glimmentladung mit positiver Saule (einige mA). Das nach dieser Reinigung noch ubrig bleibende Helium (0,2–0,3% nach spektroskopischer Bestimmung) hatte, wie experimentell gezeigt wurde, keinen Einfluss auf die Hohe der Zundspannung. § 4. Meistens wurde die Zundspannung der Glimmentladung Vg gemessen; diese ist im allgemeinen fur ebene Platten der Zundspannung Vc der Korona-entladung gleich; fur einige Ne-Ar Gemische war Vc

The starting potential of the glow discharge in neon argon mixtures between large parallel plates: II. Discussion of the ionisation and excitation by electrons and metastable atoms

Zusammenfassung § 1. Die Ionisierung des Argons bei der Bewegung von Elektronen durch Neon mit ein wenig Argon ( V g der Glimmentladung (ungefahr = die Zundspannung V c der Koronaentladung) berechnet werden. Die Resultate fur V g wurden im I. Teil dieser Arbeit mitgeteilt (vgl. Fig. 16). Die Werte des “Ionisierungskoeffizienten” η 2 des Argons, definiert durch Gleichung (2), sind in der Tabelle IV und Fig. 17 zusammengestellt. § 2. Nach einer von Druyvesteyn angegebenen Methode wird der Ionisierungskoeffizient η 1 fur reines Neon und der von direkten Elektronenstossen herruhrende Teil η 2c von η 2 fur eine Argonbeimischung a ≤ 0,01% fur einige Falle berechnet (Tabelle IV). Es zeigt sich, dass η 2e ≪ η 2 , die Ionisierung der Argonatome kommt hier also nicht durch Elektronenstoss sondern mittels der metastabilen Neonatome zustande. § 3. In der Annahme, dass allein die metastabilen 1 s 5 -Atome ionisieren, konnen die folgenden Grossen angenahert aus den fur η 2 gefundenen Werten abgeleitet werden: 1) der “Anregungskoeffizient” ɛ 5 fur den 1 s 5 -Zustand des Neons, definiert durch Gleichung (13) und 2) das Verhaltnis 1/κ der Vernichtungswahrscheinlichkeiten dieses Zustandes durch Zusammenstoss mit einem Argonatom und durch andere Ursachen. Es zeigt sich, dass fur einen Elektrodenabstand d von 2 cm und eine Gasdichte p 0 zwischen 10 und 80 mm 1/κ ungefahr konstant und gleich 10 5 ist (Tabelle V). Hieraus ergibt sich im Zusammenhang mit direkten Bestimmungen der Lebensdauer des I s 5 -Zustandes im reinen Neon, dass ein Argonatom praktisch bei jedem Zusammenstoss mit einem metastabilen Neonatom ionisiert wird. Fur geringere Drucke ist 1/κ kleiner da die metastabilen Atome dabei auch an dem Gefasswand und den Elektroden vernichtet werden. ɛ 5 nimmt, wie zu erwarten war, mit abnehmenden Wert von E/p 0 ( E = Feldstarke) zu, ebenso wie der berechnete Wert des Koeffizienten fur die totale Anregung ɛ, definiert durch Gleichung (14). Fur das Verhaltnis ɛ 5 /ɛ wird eine

Eine Neutronenröhre Ohne Pumpvorrichtung

Summary A discharge tube is described for the excitation of neutrons by bombardment of a (Zr-D)-target with D 2 -ions. By means of a magnetic field it is possible to maintain the glow discharge, used as ion-source, at a pressure of only 10 −3 mm (and a potential difference of a few kV), so that no pumping is needed between the ion source and the part of the tube where the ions are accelerated. The number of neutrons produced by this tube was in a certain case (Table I Series V) aequivalent to that of about 10 mC Ra−Be By using a watercooled target it should be possible to increase this number considerably.

Verstärkung von photoströmen durch emission von sekundärelektronen

Summary In vacuum photocells the current from the cathode (K) may amplified about 7 × by secondary emission from a third electrode (B) of th same material as the cathode. For the coefficient of secondary emission (δ) values up to 9 were found; there was no well-defined correlation between δ and the photoelectric sensibility. These secondary emission cells show a practically constant dynamic response to light variations up to at least 20 kilocytes. The relative value of the shot effect (“noise to signal ratio”) is higher than in vacuum cells of the same photocurrent but smaller than in gasfilled cells with the same photocurrent and the same amplification; probably it decreases with increasing energy of the primary electrons. With gasfilled secondary emission cells a large amplification may be reached at very low gas pressures; this effect is ascribed to the to and fro movement of the secondary electrons.

On the normal cathode fall in neon

Abstract Applying the same method which had furnished reproducible results for molybdenum, the normal cathode fall V n in neon has been determined for a number of other materials (plate cathode, 40 mm pressure). The results are given in table III. The values of V n are compared with those of the work function ϕ and large deviations have been found from the relation V n = Cϕ ( C a constant).

The energy balance for an infinitely small electron current in a uniform electric field

Zusammenfassung Fur Ne, Ar, Ne-Ar Gemische, N2 und H2 wurde als Funktion von E/p8 (Feldstarke/Gasdichte) berechnet, wieviel Prozent der von einem unendlich kleinen Elektronenstrom in einem homogenen Feld aufgenommenen Energie verbraucht wird in elastische Energieverluste, in Anregung von hoheren Elektronen- und von Vibrationszustanden, in Ionisierung und in Beschleunigung der Elektronen.

Die ergiebigkeit der neutronen-produktion durch D-kanalstrahlen

Summary From the yield of the neutrons produced by D-ions impinging upon targets of D3PO4, Li, Be, C as measured by Amaldi, Hafstad and Tuve, the effective cross-sections σ for D, Li, Be and C as a function of the velocity ν of the projectile are derived, making use of Manos data on the range of charged particles in air and on the atomic stopping power of the elements. It is proved that with sufficient approximation σ ( : ) v m e − y 0 > m > − 2 y = 2 π 137 z Z c v With the aid of this relation it is possible to extrapolate the yields, as found by Amaldi, Hafstad and Tuve, to lower energies. It is shown that the results of Ladenburg c.s., Scherrer, Kallmann, and others fit a curve with m = — 1. It proved necessary to recalculate the conversion factor from a compound target into a pure-D target in some cases, making use of the relation a t o m i c s t o p p i n g p o w e r ( : ) Z

Anregung von Quantensprüngen durch Stoß

Die experimentellen Ergebnisse, die in diesem Kapitel besprochen werden sollen, sind aus dem Studium der Entladungserscheinungen in verdunnten Gasen hervorgegangen. Nachdem diese Erscheinungen in den Handen von Hittorf 2 und Crookes 3 eine grosere Bedeutung fur die Erforschung der Materie erhalten hatten, haben sie in immer steigendem Mase zur Erkenntnis der Eigenschaften des Atoms und seines Aufbaus beigetragen. Vor allem sind hier die Arbeiten Lenards 4 zu erwahnen. Die im 1. Kapitel des Bandes XXII/1 ds. Handb. beschriebenen Versuche zur Bestimmung des Verhaltnisses von Ladung zur Masse fur Elektronen und fur positive Ionen gingen aus diesen Arbeiten sowie z. B. aus denen J. J. Thomsons 5 hervor. Die Untersuchungen der Lenardschen Schule beschaftigten sich auserdem ausfuhrlich mit dem Studium der Absorption der Kathodenstrahlen in fester und gasformiger Materie und mit der gleichzeitigen Bildung sekundarer geladener Teilchen. Sie erstreckten sich zuerst auf die Erscheinungen an Elektronenstrahlen hoher Geschwindigkeit, wahrend spater auch ganz niedrige Elektronengeschwindigkeiten zur Beobachtung kamen. Ferner befasten sie sich mit den Energieverlusten, die die Elektronen beim Durchgang durch Materie erleiden. Schon 19026 ergab sich dabei das fur die Erkenntnis quantenhafter Energieubertragung wichtige Ergebnis, das es zur Bildung positiver Ionen (Tragerbildung), also zu einem Prozes, in dem durch den Stos eines primaren Elektrons einem Atom oder Molekul ein (sekundares) Elektron entrissen wird, einer gewissen Mindestenergie des stosenden Primarelektrons bedarf. Diese Beobachtung bedeutet einen ersten Vorstos in ein Gebiet, das wir heute als „Quantentheorie der atomaren Prozesse“ bezeichnen und das die eben geschilderte Entwicklung zu einem gewissen Abschlus brachte. Ein zweiter Vorstos erfolgte durch die Untersuchung des Zusammenhanges zwischen Energieverlusten und Lichtemission bei Kathodenstrahlen in verdunnten Gasen.