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Heft 26. ] 24. 6. 193e j HERTZ: Ein Verfahren zur Trennung aber die primaren Energien, nnd es erscheint nach allem Vorausgegangenen durchaus m6glich, dab diese noch grol3 hiergegen sind. AuBerdem werden bet diesen enormen Energien die Impulse yon Elektronen nnd H- Teilchen bet gleicher gnergie ebenfalls schon annahernd gleich, wie aus folgender Zusammenstellung folgt. l£nergiein e-Volt io v io s io 9 io ~0 io ~ io ~ H-Imputs/e-Impnls 13,o 4,4 1,7 I,O8 1,oo 9 1,ooi Es kann deshalb ein Entseheid, ob es sich bet An- nahme einer Korpuskularstrahlung um Elektronen, H- Teilchen oder Neutronen handelt, nicht getroffen werden. Test steht wiederum nnr, dab anch in diesem Fail die Energien mindestens io n e-Volt betragen miissen. Hierdurch wird das Erfolglose aller bisherigen mag- netischen Ablenkangsversuche verstandlich und auch Unterschiede far die Intensitfttsverteilung auf der Erde, wie sie im Falle geladener Teitchen nach ST6R- ~aER (19, 20, 21) ZU erwarten sind, dtirften dann nur noch ftir die weichsten Komponenten der Ultra- strahlung, also in grol3en H6hen zu erwarten sein (22). In bezug auf die spezifische Ionisation di~rften sich bet derartigen Energien nnd Geschwindigkeiten ]glek- tronen, H-Teilchen und Neutronen ebenfalls gleich verhalten. Die Ergebnisse yon ~KOLI-I6RSTER u n d Tuwl~ (23), die eine relativ hohe spezifische Ionisation der Ultrastrahlnng errechneten, welche mit der An- nahme yon sehr schnellen Elektronen kaum vereinbar gewesen ware, sind neuerdings nicht bestatigt wor- den (24). Die experinlentellen Grundlagen in dieser Hinsicht k6nnen deshalb noch nicht als genfigend ge- sichert angesehen werden. Es ist anzunehmen, dab die Weiterffihrung der von gasf6rmigen Isotopengemischen. 493 leider sehr zeitraubenden Zertrfimmerungsversuche mit anderen Stoffen und die genauen Reichweiten- und F,nergiebestimmungen uns weiteres wertvolles Material fiber die Natur der Ultrastrahlung und ihre Eigen- schaften liefern werden. Literalur : i. G. HOFFMANN U. \a,~. S. PFORTI~, Physik. Z. 3 I, 348 (I93O). -- 2. \~". S. PFORTE, Z. Physik 65, IOO (I93O). -- 3. E. G. STEINKE, Physik. Z. 31, IOI 9 (193 o) -- H. SCHINDLER, Z. Physik 72, 625 (1931). -- 4- ]g. G. GTEINKE U. H. SCHINDLER, Z. Physik 75, 115 (I932). -- 5" E. REGENER, Z. Physik 74, 433 (1932) . -- 6. J. H. JEANS, Nature 127, 594 (I93I) • -- 7. ~V. BOTHE n. W. IKOLHOESTER, Z. Physik 56, 751 (1929). -- 8. B. RossI, Z. Physik 68, 64 (I93I). -- 9. D. SKOBELZYN, Z. Physik 54, 686 (I929)- -- Io. I3.1Ross1, Naturwiss. 20, 65 (I932). -- ~1. t3. RossI, Physik. Z. 33, 3o4 (1932). -- I2. S. z. B. den Hinweis darauf yon E. G. STEINKE, Z. Physik 58, 189 (1929) und die neuen Berechnungen yon W. KOLHORSTER U. L. TuwI~a, Naturwiss. 19, 574 (1931). -- 13. t3. RossI, 1. c. -- 14. H. GEIGER, Proc. roy,. Soc. Lond. I32 , 331 (1931). -- 15. R. M. LANOI~R n. N. ROSEN, Physic. Rev. 37, 1579 (1931). -- 16. L. D. t:iUFF, Physic. Rev. 38, 2292 (1931). -- 17. J. F. CARL- SON U. J. K. OPPE~EnaER, Physic. Rev. 38, I787 (1931). --- I8. L. N. MOTT-SIvlITH U. G. L. LOCHER, Physic. Rev. 38, 1399 (1931). -- 19. C. STORI~ER, Naturwiss. 17, 643 (1929), -- 2o. E. G. ST>;INKE, Z. Physik 64, 63 (193o). -- 21. E. Btd2ctte, Physik. Z. 32, 31 (I93~). -- 22. ~vV. HIa.'tSENBERG, Ann. Physik. 13, 452 (1932). - - 23. V¢. KOL~ORSTEa n. L. TUWI~L Z. Physik "/3, 13o (1931). -- 24. G. L. LOCHER, Physic. 1Rev. 39, 883 (1932) • Ein Verfahren zur Trennung yon gasf6rmigen Isotopengemischen. Von G. H]~RTZ, Berlin. Im folgenden soll fiber ein neues Verfahren zur Trennung yon Isotopengemischen berichtet werden, welches an der Trennung der isotopen des Neons erprobt worden ist. Das Verfahren benutzt die schon mehrfaeh ttir diesen Zweck angewandte Diffusion durch eine por6se Wand ins Vakuum. Es erm6glicht die gleich- zeitige Wirksamkeit ether groBen Zahl yon Diffusions- zellen und dadurch eine weitgehende gntmischung des Isotopengemisches in. einem einzigen Arbeitsgang. Die Apparatur besteht aus einer groBen Zahl yon Tren- nungsgliedern, yon denen jedes zwei in Giasrohre ein- geschmolzene Tonrohre und eine Quecksilberdampf- strahlpumpe enthalt. In Fig. I, welche den Aufbau einer solchen Apparatur mit vier Trennungsgliedern zeigt, sind die einzelnen Trennungsglieder durch ge- strichelte Linien gegeneinander abgegrenzt. Zur Er- klgrnng der ~Virkungsweise fassen wir beispielsweise das 3. Trennungsglied ins Auge. Das bet A in der Pfeilrichtung str6nlende Gasgemisch str6mt zunachst durch das Tonrohr R. Dutch die Wand dieses Ton- rohres hindurch wird ein Drittel des Gasgemisches bet B durch die Pumpe i°4 des rechts benachbarten 4. Tren- nungsgliedes abgesaugt. Dieses abgesaugte Gas ist an dem leichteren Isotop angereichert. Das fibrige Gas geht dann durch das Tonrohr S. Durch die Wand dieses Tonrohres hindnrch wird ein weiteres Drittel bet C abgesaugt und dutch die Pumpe Pa wieder nach A in denselben !Kreislauf zuriickgeffihrt. Das iibrigbleibende Drittel ist an dem schwereren Isotop angereichert und flieBt bet D zum links benachbarten 2. Trennungs- gliede. Genau in derselben Weise verlaufen die Vor- gauge in den anderen Trennungsgliedern. Da jedes Trennungsglied yon seinen beiden Nachbarn Gas empfangt und an beide Nachbarn Gas abgibt, so bildet sich ein stationHrer Zustand ans, bet welchem das IZonzentrationsverhaltnis der beiden Isotopen yon Trennungsglied zu Trennungsglied um einen Faktor geHndert ist, welcher annahernd gleich dem Verhaltnis der Molekulargewichte ist. Die an den heiden Enden der Reihe getroffene An- ordnung ist aus der Figur ersichtlich. An beiden Enden zirkuliert das Gas durch ein VorratsgefaB, V, bzw. V,, hindurch. Im stationaren Znstande befindet sich in V, ein Isotopengemisch, welches an dem schwereren Isotop angereichert ist, in V~ dagegen ein an dem Ieichteren Isotop angereichertes Gemisch. Das VerhXltnis der KonzentrationsverhHltnisse in V, nnd V~ betr~gt im (m*)r%wobeimsnndm~ stationaren Zustande annahernd m~ die Molekulargewichte bedeuten und n die Zahl der Trennungsglieder ist Irgendwelche Regetungsvorrich- tungen sind nicht erforderlich, da der geschilderte Str6mungszustand sich infolge der Wirkung der Pure- pen yon selbst einstellt. In der ausgefahrten Versuchs- apparatur ist an den Enden durch geeignete Hahn- verbindungen die M6glichkeit gegeben, Iiir V, nndgz nach Belieben 13eh~lter verschiedener Gr6Be einzu- schalten. M6glichst groBe Ver~inderung des Isotopen- verhXltnisses gegeniiber dem urspriinglichen Gemisch erhHlt man, wenn man das eine GeIHB sehr groB (3o I) und das andere sehr klein (o,2 1) wahlt. Der Drnck be- trug bet den Versuchen etwa Io mm Quecksilber. Die Versuchsapparatur umfaBt 24 Trennnngsglieder. Sie ergab bet der Anwendung auf die Isotopen des Neons eine Anderung des Isotopenverh{iltnisses um etwa den Faktor 8, also nahezn den an erwartenden Weft yon (I,I) 2~. Durch einmalige Anwendung des Verfahrens konnte in 8 Stunden aus dem normalen Neon mit dem Isotopenverhgltnis Io : I entweder ein Gemisch hergestelIt werden, welches die beiden Iso-

Ein Verfahren zur Trennung von gasförmigen Isotopengemischen

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Heft 26. ] 24. 6. 193e j

HERTZ: Ein Verfahren zur T rennung

aber die p r imaren Energien, nnd es erscheint nach allem Vorausgegangenen durchaus m6glich, dab diese noch grol3 hiergegen sind. AuBerdem werden bet diesen enormen Energien die Impulse yon Elekt ronen nnd H- Teilchen bet gleicher gnerg ie ebenfalls schon annahernd gleich, wie aus folgender Zusammens te l lung folgt. l£nergiein e-Volt io v io s io 9 io ~0 io ~ io ~ H- Impu t s / e - Impn l s 13,o 4,4 1,7 I,O8 1,oo 9 1,ooi

Es kann deshalb ein Entseheid, ob es sich bet An- nahme einer Korpusku la r s t r ah lung um Elektronen, H- Teilchen oder Neut ronen handelt , nicht getroffen werden. Test s teh t wiederum nnr, dab anch in diesem Fail die Energien mindestens io n e-Volt be t ragen miissen.

Hie rdurch wird das Erfolglose aller bisherigen mag- net ischen Ablenkangsversuche verstandl ich und auch Unterschiede far die Intensi t f t tsver tei lung auf der Erde, wie sie im Falle geladener Teitchen nach ST6R- ~aER (19, 20, 21) ZU erwar ten sind, dtirften dann nu r noch ftir die weichsten K o m p o n e n t e n der Ultra- s t rahlung, also in grol3en H6hen zu erwar ten sein (22).

I n bezug auf die spezifische Ionisa t ion di~rften sich bet derar t igen Energien nnd Geschwindigkeiten ]glek- t ronen, H-Teilchen und Neut ronen ebenfalls gleich verhal ten. Die Ergebnisse yon ~KOLI-I6RSTER und T u w l ~ (23), die eine relat iv hohe spezifische Ionisat ion der Ul t r a s t r ah lnng errechneten, welche mit der An- nahme yon sehr schnellen Elektronen kaum vereinbar gewesen ware, sind neuerdings nicht bes ta t ig t wor- den (24). Die experinlentellen Grundlagen in dieser Hins ich t k6nnen deshalb noch n icht als genfigend ge- sichert angesehen werden.

Es ist anzunehmen, dab die Weiterff ihrung der

von gasf6rmigen Isotopengemischen. 493

leider sehr zei t raubenden Zertrf immerungsversuche mit anderen Stoffen und die genauen Reichweiten- und F, nerg iebes t immungen uns weiteres wertvolles Material fiber die N a t u r der Ul t ras t rah lung und ihre Eigen- schaften liefern werden.

Literalur : i . G. HOFFMANN U. \a,~. S. PFORTI~, Physik. Z. 3 I, 348

(I93O). - - 2. \~". S. PFORTE, Z. Physik 65, IOO (I93O). - - 3. E. G. STEINKE, Physik. Z. 31, IOI 9 (193 o) - - H. SCHINDLER, Z. Physik 72, 625 (1931). - - 4- ]g. G. GTEINKE U. H. SCHINDLER, Z. Physik 75, 115 (I932). - - 5" E. REGENER, Z. Phys ik 74, 433 (1932) . - - 6. J. H. JEANS, Nature 127, 594 (I93I) • - - 7. ~V. BOTHE n. W. IKOLHOESTER, Z. Physik 56, 751 (1929). - - 8. B. RossI , Z. Physik 68, 64 (I93I). - - 9. D. SKOBELZYN, Z. Physik 54, 686 (I929)- - - Io. I3.1Ross1, Naturwiss . 20, 65 (I932). - - ~1. t3. Ross I , Physik. Z. 33, 3o4 (1932). - - I2. S. z. B. den Hinweis darauf yon E. G. STEINKE, Z. Physik 58, 189 (1929) und die neuen Berechnungen yon W. KOLHORSTER U. L. TuwI~a, Naturwiss . 19, 574 (1931). - - 13. t3. Ross I , 1. c. - - 14. H. GEIGER, Proc. roy,. Soc. Lond. I32 , 331 (1931). - - 15. R. M. LANOI~R n. N. ROSEN, Physic. Rev. 37, 1579 (1931). - - 16. L. D. t:iUFF, Physic. Rev. 38, 2292 (1931). - - 17. J. F. CARL- SON U. J. K. OPPE~EnaER, Physic. Rev. 38, I787 (1931). --- I8. L. N. MOTT-SIvlITH U. G. L. LOCHER, Physic. Rev. 38, 1399 (1931). - - 19. C. STORI~ER, Naturwiss . 17, 643 (1929), - - 2o. E. G. ST>;INKE, Z. Physik 64, 63 (193o). - - 21. E. Btd2ctte, Physik. Z. 32, 31 (I93~). - - 22. ~vV. HIa.'tSENBERG, Ann. Physik. 13, 452 (1932). - -

23. V¢. KOL~ORSTEa n. L. TUWI~L Z. Physik "/3, 13o (1931). - - 24. G. L. LOCHER, Physic. 1Rev. 39, 883 (1932) •

Ein Verfahren zur Trennung yon gasf6rmigen Isotopengemischen. Von G. H]~RTZ, Berlin.

I m folgenden soll fiber ein neues Verfahren zur T rennung yon Iso topengemischen berichtet werden, welches an der Trennung der i so topen des Neons e rprob t worden ist. Das Verfahren benu tz t die schon mehrfaeh ttir diesen Zweck angewandte Diffusion durch eine por6se Wand ins Vakuum. Es erm6glicht die gleich- zeitige Wirksamkei t ether groBen Zahl yon Diffusions- zellen und dadurch eine wei tgehende g n t m i s c h u n g des Isotopengemisches in. e inem einzigen Arbei tsgang. Die A p p a r a t u r bes teh t aus einer groBen Zahl yon Tren- nungsgliedern, yon denen jedes zwei in Giasrohre ein- geschmolzene Tonrohre und eine Quecksi lberdampf- s t r ah lpumpe enthal t . I n Fig. I, welche den Aufbau einer solchen A p p a r a t u r mi t vier Trennungsgl iedern zeigt, sind die einzelnen Trennungsglieder durch ge- strichelte Linien gegeneinander abgegrenzt. Zur Er- klgrnng der ~Virkungsweise fassen wir beispielsweise das 3. Trennungsgl ied ins Auge. Das bet A in der Pfeilr ichtung str6nlende Gasgemisch s t r6mt zunachs t durch das Tonrohr R. Du tch die Wand dieses Ton- rohres h indurch wird ein Drit tel des Gasgemisches bet B durch die P u m p e i°4 des rechts benachbar ten 4. Tren- nungsgliedes abgesaugt. Dieses abgesaugte Gas ist an dem leichteren I so top angereichert. Das fibrige Gas geht dann durch das Tonrohr S. Durch die W a n d dieses Tonrohres h indnrch wird ein weiteres Drit tel bet C abgesaugt und du tch die Pumpe Pa wieder nach A in denselben !Kreislauf zuriickgeffihrt. Das iibrigbleibende Drit tel ist an dem schwereren I so top angereichert und flieBt bet D zum links benachbar ten 2. Trennungs- gliede. Genau in derselben Weise verlaufen die Vor- gauge in den anderen Trennungsgliedern. Da jedes Trennungsgl ied yon seinen beiden Nachba rn Gas empfangt und an beide Nachba rn Gas abgibt , so bildet sich ein stationHrer Zus tand ans, bet welchem das

IZonzentrat ionsverhaltnis der beiden Isotopen yon Trennungsgl ied zu Trennungsglied um einen Fak tor geHndert ist, welcher annahernd gleich dem Verhaltnis der Molekulargewichte ist.

Die an den heiden Enden der Reihe getroffene An- o rdnung ist aus der F igur ersichtlich. An beiden Enden zirkuliert das Gas durch ein VorratsgefaB, V, bzw. V,, hindurch. I m s ta t ionaren Znstande befindet sich in V, ein Isotopengemisch, welches an dem schwereren Isotop angereichert ist, in V~ dagegen ein an dem Ieichteren Isotop angereichertes Gemisch. Das VerhXltnis der Konzentrat ionsverhHltnisse in V, nnd V~ betr~gt im

(m*)r%wobeimsnndm~ s ta t ionaren Zustande annahernd m~

die Molekulargewichte bedeuten und n die Zahl der Trennungsglieder i s t I rgendwelche Regetungsvorrich- tungen sind nicht erforderlich, da der geschilderte S t r6mungszus tand sich infolge der Wirkung der Pure- pen yon selbst einstellt. In der ausgefahr ten Versuchs- a p p a r a t u r ist an den Enden durch geeignete Hahn- verbindungen die M6glichkeit gegeben, Iiir V, n n d g z nach Belieben 13eh~lter verschiedener Gr6Be einzu- schalten. M6glichst groBe Ver~inderung des Isotopen- verhXltnisses gegeniiber dem urspriinglichen Gemisch erhHlt man, wenn man das eine GeIHB sehr groB (3o I) und das andere sehr klein (o,2 1) wahlt . Der Drnck be- t rug bet den Versuchen e twa Io m m Quecksilber.

Die Versuchsappara tu r umfaBt 24 Trennnngsglieder. Sie ergab bet der Anwendung auf die I so topen des Neons eine Anderung des Isotopenverh{iltnisses u m etwa den Fak tor 8, also nahezn den an e rwar tenden Wef t yon (I ,I) 2~. Durch einmalige Anwendung des Verfahrens konnte in 8 Stunden aus dem normalen Neon mi t dem Isotopenverhgl tn is Io : I entweder ein Gemisch hergestelIt werden, welches die beiden Iso-

494 HERTZ: E i n Ver fahren zur T r e n n u n g yon gas f6rmige l i I so topengemischen . [ Die Natur- [wlssensehalten

t open im Verh~l tn i s yon e t w a I0 : 8 en th ie l t , oder eill M a s s e l i s p e k t r o g r a m m e n der schwereren P r a k t i o n ze ig t solches, welches r o l l dem schwerere l i t so top nu r noch s ich nebel l den I s o t o p e n 2o u l ld 22 auBer dem schon e t w a I % en th ie l t . Geprfif t wurde die Z u s a m m e n - b e k a n n t e n I so top 21 noch eine dem A t o m g e w i c h t 23 se tzung d u t c h e inen M a s s e n s p e k t r o g r a p h e n und dl l rch en t sp rechende Parabe l . Ob es sich hierbei l lm ein

J ~ m

Fig. z. Schema der Trennungsapparatur in 1/~ 0 der natth'lichen Gr6ge.

Fig. 2. Spektrurn win Neon 2o.

das op t i sche Spek t rum. In den Fig. 2 und 3 s ind die d u t c h ein P e r o t - F a b r y - E t a l o n aufgel6s ten Spek t r en zweier F r a k t i o n e n reproduzier t , vol i denen jede d u t c h e inmal ige A n w e n d u n g des Yer fahrens e r h a l t e n ist . Fig. 2 ze ig t das S p e k t r u m des I so tops 2o allein, Fig. 3 das e iner F rak t i on , wetche die I so topen 20 ulld 22 e t w a im Verh~l tn i s i o : 8 enthXlt .

Auf dell n a c h der P a r a b e l m e t h o d e a l l fgenommel le l l

Fig. 3. Spektrum yon Neon 20 + Neon 22.

wei teres Neon- I so top hande l t , k a n n ra i l S icherhe i t ers t durch wei te re Anre i che rung en t sch ieden werden. Es mi~Bte im n o r m a l e n Neon e t w a im Verh~l tn i s i : 2000 v o r h a n d e n sein.

E i n e ausf~ihrl ichere A r b e i t fiber die h ier beschr iebe- hen Versuche wi rd in der Z. f. P h y s i k erscheinen .

Ber l in , P h y s i k a l i s c h e s I n s t i t u t der Techn i schen Hochschule , E n d e Mai x932.

Herausgeber umd verantwortlicher SchriftIeiter: ~IL~]tg. ¢. ~o DR. ARNOLD BERLINER, Berlin VV 9. Verlag yon Julius Springer in Berlin W 9. - - Druck der Spamerschen Buchdruckerei in Leipzig,