3. nber W f d h d g k e & 8 w e g u n g 664 €T4Wetzuedre&bm dm Phoaphore;

Em RUPP. ~ A U B dam Radiologisohen Inatitnt der Univereittit cu Heidelberg.)

Die Untersuchungen der Herren Tienard uiid Sae landl ) und neuerdings Gudden und P o h l 2, iiber Leitfahigkeits- anderung bei Erregung der Phosphore dwch Licht lieBen vermutm, daB auch die Lichtemission der erregten Phosphor- xentren mit einer Leitfahigkeitsinderung verbunden sein konnte, welche urn so deutlicher in Erscheinung treten wird, je kiirzer die Zeit cleq Ahklingens, also je proBer die Zahl der in der Zeiteinheit xuruckkehrenden erregten Elektronen 3) durch d k r r Eingriffe (Austreiben rles Phosphorlichtes durch Warme, Ultrarot, elt. Feld) gewahlt werden kann. Fiir den Fall des Susleiichtens mit Ultrarot konnte auch von den Herren Gudden nnd Pohl4) bri ZnMn eine solche Leitfiihiglieits- erregung gefunden werden, wiihread sie sich bei ZnCu und anderm Phosphoren nicht xeigtr. Bei der besonders groSen Ansleuchtung ctes ZnMn-Phosphors 6, wird dieses Ergebnis verstandlich, da nnr 1x4 ihm obige E'orderung auf moglichste Verkiirxting d c ~ Abklingungszeit sich leicht beim Ansleuchten erreichen 1Sil3t. Bei ZnCu hingegen tritt an Stelle der Aus- lruchtung kriiftipe Tilgung6) ohne Lichteinission nntl damit dns Fehlen nachweisbarer LcJitfBhigkritsancerung.

1) Ann. d. Phye. 28. 1909. Vgl. auch F. Schmidt, Ann. d. Phyn. 41. 1914. Diese Leitfahigkeitsiindemng wurde von Hrn. Lenard i n ,,Amleuchtung und Tilgung der Phosphore durch Licht" III. S. 50. Heidelb. -4kad. 1918 als ,,innere aktinodielektrischc Wirkung" charakte- r i s i~rt .

2) Zeitschr. f . Physik II. 11. In. 1920. 3) Vgl. uber den Mechanirtmus dcs Leuclitens der Phosphore:

P. Lenerd, Ausleuchtung nnd Tilgmig der Phosphore duich Licht I. 8. 7ff . Heidelberg. Akad. 1917.

4) Zeitachr. f . Physik III. 1920. 5 ) Vgl. ,,Ausleuchtung und Tilgung'' 111. S. 63. 6) ZnCuu zeichnet sich vor d e n anderen Phosphoren durch stark

Vgl. ,,-411sleuchtung und Tilgung" In. S. 57. ausgepriigte Tilgung ZLLL~.

392 E. Rupp.

Eine Il~itfiihigkeitse~egnng 1x4 Austreiben des l'hosphor- licht,es durch R i r m e wurde in den hier zu beschreibendeii Versuchen in der Tat bei allen Phosphoren gefunden. Gleich- zeitig wurde ihre Verkniipfung mit der J;ic,ht.emission ein- phend untersucht.1)

Zur Meesung wurde der in ausgebreiteter Schicht yo11 durclierregte Phosphor in ' einen cinfachen, auf einem Heix- hlech liegenden Platt,enkondensator mit Glimmerisolat,ion eiii- gefiillt. An den Kondensntorplatten, deren obere niit einem kleinen Gewicht hwchwe,rt wa.r! lag dns variable Feld. Konden- sator und Spannungsbattsrie waren in Reihe geschaltet niit tiinem Drehspulga.lvanometer von H a . r t m a n n & Brai in (groBte Empfindlichkeit bei 2,5 111 Slralenabstand 2 - lo--" Wb. , .Ychwinpngsdauer 18 Selr.), d:rs die bei der Erhitaung frei werdenden Elektrizitktsmengen - im folgenden kurz als Jleitfahigkeitsii.nderung hzw. -erhohung bezeichnet - balliat.isch mag. Das Heizhlech wurde bei aufgesetxtem Kondensator [lurch Schnielzen geeigneter St,offe geeicht ; die Stiirke rles Heizstromes war so gewiihlt, daR auch die sehr langen Zentren in kureer Beit, zur Austreibung knmen. Eine der ersten Mes- snngen an CsCn n sei hie? mitgeteilt, die auch iiber den Tempe- rntiirkoeffizienten der Jdfahigkei t des Phosphors Auskunft gibt. Das Feld bet,rug SO TIult/c~i~. Die Schichtdicke mar durch huswiigen hwtinimt. Die nngegebenen Ausxhlage Rind immer Erstausschliige , die Dauerausschliige der 0 h m schrii JAtfkhigkeit lagen 2-3 SIC. untw den Erstausschltigen.

Man erkennt deiitlich den geringen Anteil der durch Ohmsche Tktfihigkeit (6 Sk.) und durch den Tsmperstur- koeffizienten des Phosphormaterids (Ansschlag bei Heiwng des ausgetriebenen Phosphors 11 - li = 5 Sk. hei Erhitzung von Einimertemperatur bis nngefii,hr 4400 C.) frei werdenden Elektrizitiitsmengen gegeniiber der (lurch Erhitzen des erregtcn

1 ) Einc Leitfahigkeitaerregg bei ,4ustreiben durch ein elektrisches Feld d e bis jet& noch nicht untersucht, ist aber &us dem Ergebnis mriegender Untereuchung beatimmt eu emarten, da die LeitfihigkeitR- anderung eich d s Funktion der Lichtemiesion des Phosphors erweist, unabhiingig von drr Art des Austreibens. Auch das n o m l e Abklingen bei Zimmertemperatur w i d mit einer der Schnelligkeit des Abklingens entspmchenden, jedoch bei ihrer Ueringftigigkeit schwer zu messenden Leitfiihigkeitaiinderung verbunden win.

Tahel le I. CaCn a.

Bei voll erregtelu Phosphor :

Beijetztausgetriebrn Phosphor :

Ohne Phosphor:

ohne Feld: Nullatellung . . . . . . 0 mit Feld 6 erhitzt mit 8,ZWb. (440OC) . . . . 122 Heizung abgeecheht . . . . . . . 5 Heizung wieder angeschdkt w. 0. 1 1 ohne Feld mit Heizung . . . . . . 3 ohne Heizung und ohne Feld . . . 0 rnit Heizung und Fe’eld. . . . . . . 2

. . . . . . . . . . . .

Phosphors erhaltenen Leitfiihigkeitslinderung (132 - 11 = 111 Sk.). Dieser Erstausschlag von 122 Sk. ging entsprechend der Diimp- inng des Galvanometers langsam wieder gegen 11 Sk. zuriick. Da13 es sich tatsachlich um Leitfiihigkeitserhohung wahrend drr Lichtemission handelt, erkennt man am Fehlen des Aus- whlags am bereits amgetnebenen Phosphor, wobei bei an- gelegter Heizung niir ein der Ohmsohen Leitfahigkeit und Clem Temperaturkoeffizienten entsprechender Ausschlag ein- setzt, bei abgeschalteter Heizung und ohne Feld das Galvano- meter jedoch in seiner Nullstellung verharrt. Die Anderung der Leitfiihigkeit der Glimmerisolation kann, wie aiis der letzten Zeile der Tabelle ersichtlich, bei groEeren Ausschliigen vernachlilssigt werden.

CsS ohne Metallzusatz, iiach Art des Phosphors gegluht, xeigt keinr Wirlriing als die der Ohmschen Leitfiihigkeit ent- sprecl-iendr. Erhitzung mit kleiner Biinsenflamme (Konden- sator auf Asbest) gab 108 Sk. husschlag unter donselben Ver- haltnissen wie in Tab. I. Stromwendm gab dieselben Werte.

MiEt man bei verschiedenen Heizstromstarken nach- einander die zugehorigen Leitfahigkeitsanderungen, so muB, fnlls die Leitfahigkeitsiinderung mit der bei einem bestimmten Heizst,rom ausgetnebenen Lichtenergie zusammenhangt, die Sumnw der einzeln frei gewordenen Elektriaitiitsmengen xnit der bei groEtem Heizstrom erregten Menge des erneut belichteten Phosphors iibereinstimmen. Dies zeigen in der Tat die Mes- snngen an CaCu u der Tab. 11. Gleiche MeEbedinpingen wie olwn. Messung 5 Min. nach SchliiB der Erregung.

394 E. Rupp.

Tabe l l e 11. CaCu a.

Leitf Lihigkei t s - Heizstmm Wb. iinderung 1 Sk.

naeheinrnder 2 12 4 6

118 I26 I ruf einmal 8

Die GroSe des Ausschlttgs richtet sich dahei nach der bei einer bestimmten Heizstromstarke zur Ansleuchtung kommenden Zentrenxalil, daher bei 4 Wb. (Zentren mittlerer nnd langerer Daueuer: der Httuptteil der Zentren des C d h - Phosphors) der grol3te Ausschlag. Bei 8 Wh. (4200 C.) leuchtet tler Phosphor nur noch fahl, der noch verbleibende Rest an Zmtren langster Dauer hatte nicht mehr nierkbar zuni gemessenen Ausschlag beigetragen, PO daS hohere Heizstrom- starken nicht angewcndet wurden, urn die Mitwirkung des Temperaturkoeffin'enten auf moglichst geringem Proxentsatz der Gesxmtiinderung z ~ i halten. Bei den weiteren Messungen wurde dnher unmittelhar 8 W11. Heixstrom zur Austreibung Pingeschal t et .

AuBer bei ausgetriebenem Phosphor und rpineni C h i 3 blieb die Leitfahigkeitsiinderung auch aus, wenn man den Phosphor druckzei.sforte. Ein CaCn-Priiparat , in obiger Weise gemessen, ergnh SO SIC. Leitfahigkeitsanderung ; durch liingeres Reiben zwischen Glasplatten teilweise druckxerstort, ging der Ausschlag auf 62 Sk. euriick. Noch weitere Druckxerstorung durch kriiftige Hammerwhlagch lie13 die Leitfahigkeitsanderung auf 36 Sk. sinken, also eine Almahme der Leitfahigkeitsande- rung von uber 50 Proz. Man lronnte dabpi auch einen deut- lichen Ruckgang des Leuchtens beobachten.

]>as Hitxeaustreiben der Phosphore verursacht also &ne wvit der Lichtemission e n g verbundene Leitfaliigkeitserhohung.

Messungen an anderen Phosphoren bei voller Erregung mit der Quecksilherlampe und ungefhhr 200 Volt/cm Feld, grrnessen 5 Min. nach SchluB der Erregung, Heizstrom 8 Wli., sind im folgenden susanimengestellt.

T'ber. LeitflihigkaitserregunS bell Hitzeaerstreibm der Phosphore. 395

Tabel le 111.

Die 2weit.e 8palte gibt die reine Leitfiihiglieitserhohung, die dritte den dem Ternperaturkoeffizienten ent,sprechenden Erstausschlag bei Erwarmen von Zimmertemperatur m f un- gefahr 420° C. Da die gemessenen Phosphore infolge h e r verschiedenen Erregungs- und Tilpngsverteilung durch das volle Licht der Quecksilberlampe recht verschieden gut erregt wrden, lassen sich die Ausschlage nicht rniteina,nder ver- gleichen. Die Oxydphosphore waren bei der gewiihlt.en Heiz- strornstarke noch nicht gane ausgetrieben. Doch murde von weiterer Erwarmung abgesehen, da der EinfluB des Tempe- raturkoeffizienten verhaltnismafiig sehr stark hervortrat. Bei den Erdalkaliphosphoren untereinander zeigen sich die Am- schlage abhangig von der Erregungs- und Zentrenaerbilung in Einklang mit der Kenntnis der Lichtemission dieser Phosphore. So ist die frei gewordene Elektrieitatsmenge bei BaBi kleiner als bei SrBi, da die Erregungsverteilung des BaBi (d, bei 470 p, d , bei 360pp) in bezug zu den Hg-Linien ungiinstiger liegt a.ls die des SrBi (d, bei 440 up, d, bei 330 w); und so stehen BaBi und SrBi hinter CaBi zuriick, entsprechend der grofieren Zahl Zentren langer und mittlerer Dauer bei CaBi. Dasselbe gilt a,uch fiir SrCu gegeniiber CaCu. Die Sauerstoffphosphos- phore geben recht geringe Ausschlage, entsprechend der ge- ringen erregenden Absorption ihrer bei Zimmertemperatur tief im unteren Momentaneustand befindlichen Zentren.1) Die Zinksulfid- phosphore jedoch ergeben weit grofiere Leitfahigkeiten ~ o w k ;ruth groBere Temperaturkoeffizienten als die Erda,lkaliphos- phore, was mit einer groSeren Beweglichkeit der Elektrieitat

1) Quautitative Untersuchung der erregenden Absorption der ,%uer- stoffphosphore bei E. Rupp, ,,tfber erregende Absorpt,ion und Tilgung der Phoephore". Heidelb. Diss. v. 12. Alai 1922.

396 E. Rupp.

transportierenden Teilchen (Elektronen, Ionen) in den liristat- linen Zinksulfiden surcammenhangen diirfte. Vgl. weiter nnten.

Die Abhihgigkeit der Leitfiihigkeatsanderu?~~ voni Feld isk in Fig. 1 wiedergegeben.

CaBi tinter denselhen Bedingungen wie l'ab. 111 gemesseu. Die frei werdenden Elektrizitatsmengen sind von inittleren

Yeldstarken ab nahe proportional dem angelegten Feld, wahrend fiir kleine E'elder der Ausschlag

7000 Volt/cm bregt die Kurve

16000V01t@ 14009 TTolt/cni (angelegte Spun- nung 350 Volt) rireicht u<rti. Bbi proportionaleill Aiistieg iSt d$ Wanderune;sgeschwindiakctit der Ladungstrager proportional dem angelegten Feld; der Sit- tigungsteil der Kurve hiiigegen ist unabhangig von der Wande- rungsgeschwindigkeit , denn hier geladgen samtliche bei Hitze-

#om!@? austreiben frei geworclenen Zlek- tnzitiitsmengen sur Messung. Ein e': Vergleich der Elektrixitiitmiengen

bei Siittignng fiir verschiedrne Phosphore gabe ein Mittel in die Hand, die Zahl der Elektrisitatstrager zu bestimmen und Iiei bekenntem Metallgehalt des Phosphors die pro Metallatom frei gewordenen Elementarquanten su errechnen.

Die Abhlingigkeif der Leitfiihigkcitsii?iderll,l!! von der ~ 1 1 - ~rregten Schichtdicke zeigt Tab. IT.

CaCu. MeBbedingungen wie Tab. 111. E'rld 500 Volt/cni.

AbhPngigkeit der LeiaEgkeits- langsamer anwacllst. erh6hnng vom angolegten Feld

~~i &wa

Lfa + Feld bis l000Volt/cm zw Skttigung IlIn, die bei Feld

-4 OX gr6Ber *I Fig. 1 .

m

&ZW

Il'abelle IV.

Dicke der Schicht iindenmg

Dicke

0 , lO 312

Man erkennt genaue Proportionalitiit der Leitfahigkeits- erhohung mit der Schichtdicke unter gleichem Feld.

ZahlenmiiSige Auskunft iibor diese Leitflihigkeitserregung bei Hitzeaustreiben der Phosphore verglichen mit deren Licht- emission lieBen sich gewinnen durch Ermittlung dieser Licht- emission, also durch Lichtsuvtnwnmessungs. Der Phosphor wurde mit der Hg-Lampe verschieden lang erregt, dann 5 Min. nach SchluB der Erregung seine Lichtsumme lichtelektrisch gemessen.') Daraufhin wurde er nochmals dieselbe Zeit erregt, das Kondensatorfeld 150 Volt/cm angelegt, nach 5 Min. mit 8 Wb. Heizst,rom plotzlich ausgetrieben und der Ausschlag ermittelt. Tab. V gibt eine Zusammenstellung solcher Messung fiir CaBi und CaCn.

Tabelle V.

Aus der Tabelle ergibt sich eine vo2ltiindige Parallelitlit z w h h m hitfahigked.serhiihung bei H~keaustredbm und Gcht- surnm der Phosphore. Man kann also bei ein und demselben Phosphor aus Leitfahigkeitsmessungen quantitativ die Licht- emission bestimmen.

Um dieses Ergebnis noch eingehender 5u priifen, wurde die spektrale Verteilung der Lichternission ekes CaBi a dei Er- regung mit den Quecksilberlinien durch Lichtsummen- und Lei t f iihigkei t smessungen ermi t t el t .a) Die Lei t f iihigkei ten wur den unter denselben Bedingungen wie Tab. V gemessen. Die ge- wonnenen Ergebnisse zeigt Tab. VI.

1) Vgl. P. Lenard, uber Lichtaummen der Phoephore, 8.4ff.

2) tZaer Einrichtung des Spkldepperab~ und Art der Measungen Heidelb. M, ferner E. Rupp, Heidelb. Dm. S. 8. 1922.

-1. ,,LichfBummen" S. 6 und E. Rupp, Dim. A~MIOU d.r Phydk. IV. Folga. 70. 26

898 E. Rupp.

Tabe l l e VI. CaBi a.

1.

PP

436 404 366 300 253

Lei tfiihigkeita- e rhohung

sk.

86 63 65 68 47

_ _

Liclitaumme

Sk.

26 1 198 162 208 148

Liohteumme Leitfihigkeita -

erhohung

2,93 3,15 2,94 3 ,M 3,15

_____-

Die Spalte 4 gestattet den Vergleich der Messungen unter- einander, wobei der Quotient sich als gut konstant erweist. Wieder erkennt man vollstandigc Proportionalitat der licht- elektrisch gemessenm Lichtsumme mit der Leitfahigkeitserhohung, soweit die Genauigkeit der Messungen reicht, und zwar sowohl bei Erregung mit unzerlegtem Licht wie bei spektraler Erregung des Phosphors mit einzelnen Wellenlangen. Es lafit sich also die spektrale Verteilung der Lichtemission eines Phosphors aus Messung der Leitfahigkeitsanderung bei Hitzeaustreiben gewinnen, was unter Umstanden einen weitgehenden Vorteil gegeniiber der lichtelektrischen Methode der Lichtsummen- messungen bieten kann. Die Messungen konnen schneller einander folgen, das MeBgerat ist bedeutend einfacher und durchsichtiger. Langwellige Phosphorbanden konnen ebenfalls gemessen werden. Nur bei Banden, die erst bei sehr hohen Temperaturen ausgetrieben werden , so daB der Temperatur- koeffizient wesentlich hervortritt, versagt die Methode.

Als Anwendungsbeispiel dieses neuen Weges zur Messung der Lichtsumme sei hier die Abklingung eines ZnCu a-Phosphors mitgeteilt. Der Phosphor wurde mit dem Gesamtlicht der Hg-Lampe erregt, die Feldstarke betrug 200 Voltlcm. Die jeweilige LeitfahigkeitsB;nderung von der als Abszisse auf- getragenen Zeit nach SchluS der Erregung an wurde gemessen. Fig. 2 zeigt die so gewonnene Abklingungskurve, die ganz analog der von den Herren L e n a r d und H a u s s e r in ,,Ab- blingung der Phosphoreszenz" l) S. u) wiedergegebenen Tabelle verlEtuft ,

1 ) Heidelb. Aknd. 1912.

Ober Ledtfahigkeitserregung bed Hitzeaustreiben der Phosphore. 999

Nach dern von Hm. Lenard an den Phosphoren suerst er- mhlossenen, spater in das R u t h e r ford-Bohrsche Atommodell eingegangenen Mechanismus dcr Lichtelmisskn tritt Leuchteii bei Ruckkehr ehes erregten Elektrons ein. DE die Zahl der riickkehrenden Elektronen die Lichtsumme be- dingt, und diese Liohtsumme wieder mit der Leitfahigkeitsiinderung bei Hitzeaustreiben parallel geht, miissen die durch Wumbewegung beschkunigt zuriickkehrmden Elek- ironen ouch mit der Leitfahigksits- an&rung an ursachlichem Zusam- menhang stehen, sei e s , daS sie selber diese Leitfilhigkeitserhohung iibernehmen, sei as, daS sie bei ihrer Ruckkehr den Phosphor in einen

Leitfdhigkeitsabfall

i'\ I 1 1

Fig. 2.

I 5 n1in t

solchen leitenden Zu&and versetzen, da13 die Leit,ungselektronen mit groBerer Wanderungsgeschwindigkeit das Phosphormateriel passieren konnen. Liegt auch Ionenwanderung vor und ist deren Zahl mi, ihre Wanderungsgeschwindigkeit wit entspreobend fiir Elektronen n, und w,, ferner e ihre Ladung, so setst sich die Gesamtstromdichte zusammen aus

j = (n, o, + mi wi) - c . DaLei ist n, und ni unmittelbrtr proport,ional der Zahl

der bei Hitzeaustreiben zuruckkehrenden Elektronen wie aus der Proportionalitiit yon Lichtsmme und Leitfiihigkeitsllade- rung folgt, also bei CaBi proportional 4Elektronen pro Zen- tram.') Die Wanderungsgeschwindigkeit o hingegen ist eine Materialkonstante des Phosphorgmdmrttenals und wohl aucb des Zusatzes wie der Vergleich der Leitfiihigkeitstindewg von CAS- und ZnS-Phosphore auch erkennen liiSt. Da of sehr klein gegen o,, wird bei vorhandener Elektronenwanderung Ionenwanderung kaum in Betracht kommen, hochstens bei ganz schwachen Feldsthrken. Der bei kleiner Feldstiirke schwache Anstieg der Leitfahigkeit mit dem Feld liil3t hier

1) vgl. P. Lenard und W. Haurrser, Absolute Mesaung der Energie- 6Uf8pF1khmmg der Phosphore, 8. 36. Heidelb. Bkad. 1813.

86'

400 E. Rum.

mitwandernde Ionen vermuten, whhrend anzunehmen ist, da4 fur groJ3ere Felder (Proportionalitat zwischen Feld und Leit- fllhigkeitslnderung) die Elektronen allein die Leitung uber- nehmen . l)

Die fiir Resultate der Lichtsummenmessungen, besonders Bur Kenntnis der maximalen Energieaufspeicherung eines Phosphorzentrums wichtige Frage, ob die Leitfahigkeitsanderung proportional der ausgetriebenen Lichtenergie sei, liiSt sich aus dem Vorhergehenden mit guter Sicherheit beantworten. Die Zahl der stromtransportierenden Teilchen wird bei verschiedenen Phosphoren der Lichtsumme in absolutem MaEe unmitt'elbar proportional sein ; nich t so jedoch die Wanderungsgeschwindig- keit, die in jedem Phosphorgrundmaterial anders zu erwarten ist. I n ein und demselben Grundmaterial und bei gleichem Zusatz wird daher die Lichlsummnmessung nach der Leittahdgkeita- ntethode Werte liefern, die jedenfalls der Lichtsumm in ab- solutem Energ&map proportional sind und zwar bei verschiedenem wirksamen Metall unabhiingig von den Wellenliingen der emittierten Banden im Gegensatz zur lichtelektrischen Methode. Z. B. wird die Lichtsumme eines CaS-Phosphors mit be- stimmtem Zusatz sowohl fur CaBi, CaCu, CaMn usw. un- mittelbar im Verhiiltnis der absoluten Energiemengen erhalten, entsprechend fiir SrSBi, SrCu, SrAg. Die Durchfiihrung einer solchen Methode konnte neben einer bedeutenden Vereinfachung zu einer wichtigen Kontrolle der bisherigen, sehr schwierigen absoluten Messungen der Energieaufspeicherung ekes Phosphors fuhren.

Die Leitfahigkeitsanderung bei Hitzeaustreiben der Phos- phore fugt EU den vielen direkten Bestatigungen der Zichtelek- trischen The& der Phosphore eine weitere mehr indirekte hinzu, denn auf Grund der lichtelektrischen Theorie sind die be- schriebenen Versuohe zwanglos zu erklriren und sie stutzen bereits bekannte Bilder von einer ganz anderen Seite experimen- teller Betrachtung aus.

Driickt man die bei der Leitfllhigkeitsanderung frei werden- den Elektrhithtsmengen eherseits und andererseits die bei der Lichtemission vom Metellatom des Phosphors weggehenden

1) Genauere Auekunft verspricht eine in Gang befindliohe Unter- euchung Uber Isitflihigkeitsiinderung bei htrahlung mit Kathoden- strehlen.

-

Ober Lea'tfcihigkeitserregung bed Hitzeaglreiben der Phosphme. 401

Ladungen in in CGS.-Einheiten Bus: so gelangt man zu folgen- dem wichtigen Vergleich :

Gewiihlt sei CaBi a l/lo n. bei Erregung mit der blauen Hg-Linie 496pp, also d,.

Aus den Daten der ,,Absoluten Messung der Licht- aufspeicherung der Phosphore"') fur d, des CaBi a lassen sich einerseits die bei der Lichtemission bewegten Elektrizitiits- mengen ermitteln. Auf 1 g Phosphor kommen bei yl0 normalem 2,14 - lod g Bi. Der Verdampfungsverlust bei der Priiparation ist etwa 50 Proz. dieser Metallmenge. Das Gewicht der Schicht betrug 0,024 g. Ein Bi-Atom (Gewicht 9,81 - 208 - 1,66 - lo-" g) gibt bei maximaler Erregung 4Elektronen ab. Also ist die gesamte bei der Lichtemission frei werdende Elektrizitiits-

4 - CGS. - eltmeg.2) menge

Der Galvanometerausschlag bei der Messung in Tab. VI betrug a = 86 Sk., der gewohnliche Reduktionsfaktor des MeSinstruments war C = 2 - 10-11 CGS., die Schwingungs- dauer 18 Sek., die Dampfungskonstante k = 1 2 3 Daraus berechnet sich die frei gewordene Elektrizitatsmenge au 4 - CGS. bei 150 T:olt/cm Feld. Zum Vergleich dieses Wertes mit dem aus cler Lichtemission muB man den ballistischen Ausschlag auf den Sattigungsteil der Fig. 3 beaiehen, denn nur dort hat man die gesamte bei Hitzeaustreiben frei gewordene Elektrizitiitsmenge wirklich gemessen und nur die liil3t sich mit der Gesamtzahl der bei der Lichtemission zuriiok- kehrenden Elektronen vergleichen. Wie Fig. 1 zeigt, war der Siittigungsausschlag 12000 Sk. Zur Reduktion auf Siittigung ist also die Elektriaitiitsmenge 4 - lo4 CGS. mit 140 w multipli- zieren. Da Fig. 1 bei Erregung mit dem vollen Lioht der Queck- silberlampe ermittelt wurde, ist die ballistisohe Elektriaitiih- rnenge noch wegen der Tilgung der einzelnen Hg-Linien?) mit etwa 1,4 zu multiplizieren. Der Vergleichswert wird so

8 . CGS: eltmag.

1) Vgl. P. Lenerdiund W. Heusser, Absolue Measung der Energie- aufspeicherung der Phosphor~, s. 36.

2) Die Tilgung der blauen Hg-Linie, wobei die Zehl 4.10-a durch 1,13 (vgl. Rupp, Diss.) zu dividieren ware, ist wegen ihrer Geringfilgigkeit unberiiokeichtigt.

3) Aue Maungen der erregenden Abaorption und der Tilgung ermittelt naoh E. Rapp, Diss. -1922.

Heidelb. Akad. 1913.

4012 E. Rupp.

Die gesamte bei der Leitfahigkeii%an&rung frei gewordene Elektrizitatsmnge stimmt also mit der nus der bei maximabr Erregzmg abgegebenen nbsoluten Ebktrolienzahl der B i - A t m des Phosphors groflenordnungsweise iiberein und zwar ist der Wort aus der Leitfahigkeitsanderung gro13er als der am der Licht- emission. Diese Cbereinstimmung lafit sich dadurch denten, daB jedes xuriickkehrende Elektron auf seinem Weg zum Bi- Atom durch Sekundiirstrahlwirkung eine kleine Zahl Elek- tronen geringer Geschwindigkeit auslost, die dann den Strom- transport iibernehmen und. vom auljeren Felt1 erfaBt, die Leit- fahigkeitsanderung verursachen. Die vorliandene Kenntnis der Phosphore stutzt dieses einesteils darin, da13 bei der Er- regung das Elektron den Vcrband des Bi-Atoms ganzlich verlaBt1) und anderenteils bei den1 sperrigen Bau des Phosphor- zentrums2) das ruckkehrcnde Elektron einen betrachtlichen Weg zu durchlaufen hat, bei dem es sehr wohl Sekundar- elektronen befreien kann, besonders an dem elektropositiven Ca-Atom.

Diese Deutuiig steht ferner in bemerkenswertcr Eber- einstimmung mit der von Hrn. L e n a r d zur Erklarung der Aufspeicherung der Erregung im Phosphor eingefiihrten Thtorie dcs ,,thermischen Uberschiisses". In ,,Ausleuchtung untl Tilgung der Phosphore durch Licht"3) stellt Hr. L e n a r d swei Moglichkeiten der Aufspeicherung der Erregung einander gegenuber.

1. Die .,konservative Aufspeicherung" : das vom Metall- atom mit bestimmter kinetischer Energie entwichene Elektron hehiilt diese Energie in nnveranderlicher Grolje bei, bis es fruher oder spiiter (durch Nahewirkung ausgelost) wieder xuriickkehrt .

2. Die Theorie des ,,tharmischen L%emchusses'': das Elek- tron kehrt mil groflerer Geschwindigkeit zum Metallatom zuruck als es dieses verlassen hat, aber nur soviel der dabei mitgebrachten Energie wird vomzAtominnern aufgenommen, als vorher beim Entweichen des Elektrons abgegeben worden war, wahrend der UberschuB in Warmebewegung ubergeht .

1) Vgl. P. Lenerd, Ann. 81. S. 667ff. 1910 und F. Schmidt,

2) P. Lenard, Elster und Geitel-Festechrift. 1916. 3) Teil I. S. 10 u. 11. Heidelb. Akad. 1917.

Ann. 64. S. 731. 1921.

Ober Leitfdhigkeitserregung bei Hitzeausfreaben der Phosphore. 4aq

Die Energie des vom Metallstom entwichenen Elektrons ist bei der Absorption nicht ,,konservativ" aufgespeichert, sondern sie geht ganz oder teilweise in Wiirmeinhalt der Umgsbung iiber iind wird bei der Wiederabtrennung durch Niihewirkung mit einem Uberschd aus eben diesem Warmeinhalt wieder ersetzt. Damit ein solcher Uberschu13 vorhanden ist, muE die Abtrennung des absorbierten Elektrons stets mindestens mit gleicher Geschwindigkeit erfolgen als die Entweichung vom Metallatom durch lichtelektrischen Effekt. - Dieser zweiten Theorie schreibt Hi. L e n a r d mehr Wahrscheinlichkeit zu und stellt sie in obiger Abhandlung in den Vordergrund der Erklarung.

Der Vergleich der bei Lichtemission zuriickkehrenden Eiektrizitatsmenge mit der bei der Leitfaihigkeitsknderung in vorliegenden Versuchen frei gewordehen laBt erkennen, daB durch ein zuriickkehrendes Elektron eine kleine Zahl Sekundiir- elektronen ausgelost wird, vielleicht bis zu zehn, da man an- nehmen mu13, da13 sehr viele frei gewordenen Elektronen im Fiillmaterial und in den die Phosphorkorner stets umgebenden Luftschichten absorbiert werden und somit nicht BUT Messung gelangen. Dabei mu13 das zuruckkehrende Elektron mit der betrbhtlichen Mindestenergie von vielleicht mehreren Volt das aufspeichernde Atom verlassen, denn auf seinem Weg zum Metallatom wird es nach MaSgabe der von ihm bef'reiten Sekundarelektronen Geschwindigkeitsverluste erleiden, es muS aber andererseits mit einer Energie am Metallatom ankommen, die dem Lichtquant der emittierten Bande entspricht. Daa heiSt aber, es mu13 mit sehr vie1 groBeren Energiebetrag die aufspeichernde Stelle verlassen, als den es bei der Erregung mitgebracht hatte, ganz im Sinne des ,,thermischen Uber- schusses". - Es zeigte sich also durch vorliegende Messungen zum errstenma1 eine Priifungsmoglichkeit der vorhandenen Theorien der Energiesufspeicherung im Phosphor, und zu gleicher Zeit spricht diem Priifungsmoglichkeit zugunaten der Theorie des ,,thermischen Uberschusses". Denn nur im Falle der Abtrennung mit besonders gro13er Mindestenergie kann das zuriickkehrende Elektron Sekundkrstrahlen unter Geschwindigkeitsverlust auslosen und dennoch mit dem zur Lichtemission der Bande notigen Energiebetrag am Metall- atom anlangen. Aus Messungen der Leitfiihigkeitslinderung beim Hitzeaustreiben wird man somit zu dem SchluD gefuhrt,

404 E. Rupp. tfber LeBtfeULigkeitsmegung bei Hitzeawtreihn usw.

daS die Energieaufspeickung im. Phosphor nach h r Them2 aes ,,th?niSchen tfberschwses" zu erfolgen scheint.

Um selbst an elektropositiven Metallatomen Sekundiir- elektronen auslosen zu konnen, sind Anfangsgeschwindigkeiten des aufgespeicherten Elektrons notig, die den thermischen Mittelwert der Geschwindigkeit auch bei der hohen Aus- leuchtungstemperatur weit iibertreffen. Doch sind solch g r o h Abtrennungsgeschwindigkeiten bei Nahewirkung auch ander- weitig angezeigt, worauf Hr. Lenard schon bei Untersuchung der Abklingung der Phosphoreszenzl) hingewiesen hat. Auch bei der Elektrizitiitsleitung in Gasen kann der gaskinetische Mittelwert uberschritten werdema)

Zuesmmenfassung. Bei Austreiben des Phosphorlichtes durch Wiirme t,ritt

bei allen Phosphoren eine Leitfiihigkeitserhohung auf, die in Abhiingigkeit von angelegtem Feld und Lichtemission nnter sucht wird.

Die Leitfahigkeitserhohung ist proportional der Licht- summe des Phosphors und zwar bei gleichem Grundmateriel der Lichtsumme in absolutem MaB unabhgngig von der spek- tralen Bandedage.

Die Leitfiihigkeitserhohung wird durch die beim Hitze- austreiben riickkehrenden Elektronen verursacht.

Auf die Proportionalitat der Leitfiihigkeitsgnderung mit der lichtelektrisch gemessenen Lichtsumme last sich eine neue Methode der Lichtsummenmessung griinden, die fiir die spek- trale Emissionsverteilung des CaBia und die Abklingung des ZnCu a praktisch durchgefiihrt wird.

Hm. Lenards Theorie des ,,Thermischen Uberschusses" bei Aufspeicherung der Erregung im Phosphor erfBhrt hier erstmalig eine Priifungsmoglichkeit, die w einer Bestatigung dieser Theorie fiihrte gegeniiber der der ,,konservativen Auf- speicherung".

HeideIberg, Radiologisches Institut. 90. Oktober 1922.

1) P. Lenerd und W. Heueeer, Heidelb. Akd. 1912. El. 64 und Aueleuohtan und Tilgun IV. S. 36. 1918. Die Abtrennungageeohwindig- keit wird dort nicht 80 a& hoch erwertat els unaere Rseultste eie amwigen.

2) V@. P. Lenard, ElektrizitiitaIeitung durch Elektmnen und Triiger, TeilII. Ann. d. Phye. 4l. 8. 77-82. 1913.

(Eingegengen 18. November 1922.)

Druok Ton Metrger dc Wlttig In LeIprIg.