Zur Sichtbarmachung magnetischer Felder

DIE NATLIRWISS ENSCHAI TEN 41. Jahrgang Heft 15 (Erstes Augustheft) t954

Zur Sichtbarmachung magnetischer Felder*). Von HANS K6.~IG, Darmstadt.

Ffir den Naturwissenschaftler ist der leere Raum fiihig, in seinen einzelnen Punkten unterschiedliche physikalische Zustiinde anzunehmen, er wird damit zum Triiger physikalischer Eigenschaften. Diese Eigen- schaften k6nnen durch Skalare, Vektoren oder Ten- soren dargestellt werden; wir sprechen dann yon einem skalaren Feld, einem Vektorfeld oder Tensorfeld. Be- sonders gel~tufig sind uns folgende Vektorfelder: Das Schwerefeld der Erde als ein spezielles Gravitations- feld, das Str6mungsfeld, das elektrische und das magnetisehe Feld. Es gibt praktisch keinen feldfreien

T Fig. 1. Magnetischer V~ agen. Han-Dynastie, 3. Jh. v. Chr. (Cabinet des Estampes, Bibl. Nat., Paris).

Raum, d.h. keinen Raum ohne Vorzugsrichtung, es sei denn, dab man mit viel Aufwand und Mfihe durch ein gleich grol3es, entgegengesetzt gerichtetes Feld die Wirkung des ursprtinglichen kompensiert.

Wir wollen uns hier mit dem Nachweis magnetischer Felder besch~tftigen. Das gel~iufigste Verfahren, ein Magnetfeld sichtbar zu machen, ist die KompaB- nadel, die sich in Richtung der magnetischen Feld- linien, beim magnetischen Erdfeld in Nord--Stid- Richtung, einstellt. Bereits vor Christi Geburt hat man in China die richtungsweisende Eigenschaft nadel- f6rmiger Magnete im magnetischen Feld der Erde an- gewandt. Historische Werke aus der Epoche der Han erwiihnen bereits mit Kompassen ausgeriistete Wagen, die die chinesischen Kaiser zu ihren Expeditionen durch ihr gewaltiges Reich benutzten. Diese ,,magnetischen Wagen" (Fig. t) trugen eine um einen Drehpunkt bewegliche kleine Statue mit ausgestreck- tem Arm, der dank einer in seinem Inneren angebrachten Magnetstange immer nach Sfiden wies.

*) Herrn Professor R.W. POHL zum 70. Geburtstag am 10. August 1954 gewidmet.

N a t u r w l s s . t 9 5 4 .

Wie gut man mit kleinen Magnetnadeln eine vor- gegebene Feldverteilung wiedergeben kann, zeigt der Vorlesungsversuch der Fig. 2, der im Schattenbild mit 144 Nadeln das Magnetfeld eines Hufeisenmagneten sichtbar macht. Diese Anordnung dient nicht nur zum Nachweis makroskopischer Magnetfelder, sondern sie ist such vorziiglich als Modei1 zur Demonstration der bis zur S~ittigung spontan magnetisierten WEiss- HEISEIqBERGschen Bezirke geeignet. In diesem Zu- sammenhang sei erw~thnt, dal3 ferromagnetische Stoffe aus kleinen Kristallbereichen bestehen, die durch grol3e innere magnetische Felder immer bis zur S~tttigung magnetisiert sind; man nennt sie nach den For- schern, die dieses inhere Feld festgestellt und gedeutet haben, ,,WEISS- HEISENBERGsche Be- zirke" oder ,,ferromagnetische Elementarbereiche". Die Aus- richtung der Magnetisierung zu-

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l l i l i ~ / ' ' ' / / J Fig. 2. Magnetnade]mo- de]] [urn Nachweis des ~agnetfelds eines Huf-

eisenmagne ten.

n~tchst verschieden orientierter Elementarbereiche kann durch ein ~iul3eres Magnetfeld erfolgen. Die Arbeit, die ein bestimmtes Magnetfeld zur Ausrichtung der Elemen- tarbereiche verrichten mul3, h~ingt yon der kristallographischen Vorzugsrichtung ab, in der die Magnetisierung gerade liegt, und vonde r Richtung der Hauptzug- oder Druckspannungen. Gegen beide, die Kristallenergie und die Spannungsenergie, muB das ~tugere Magnetfeld

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Fig. 3a u. b. Magnetnade]modell zur Demonstration der WEIss- HEISENBERGseheI1 ferromagnetisehea Elementarbereiche in einem Eiseneinkristall. a Im jungfr~iulichen Ausgangszustand; b in einem Magnetfeld ~3, (in Pfeilriehtung) bis zur S~ttigung magnetisiert.

beim Magnetisieren Arbeit leisten. Ohne ~iul3eres ~Ma- gnetfeld und ohne innere mechanische Verspannungen liegt die Magnetisierungsrichtung in ferromagnetischen Einkristallen in kristallographisch bevorzugten Lagen, beim Eisen in Wfirfelkantenrichtung, beim Nickel in Richtung der Raumdiagonale; man nennt diese Richtung die ,,magnetisch leichte Richtung" oder kurz ,,leichte Richtung". Als Modell zeigt Fig. 3 a die Lage der Magnetisierungsvektoren in einem Eiseneinkristall, die im jungfriiulichen Zustand in den Wtirfelkanten- richtungen (leichte Richtung) liegen. Auch kleine Ab- weichungen von dieser kristallographischen Vorzugs- richtung, die durch mechanische Verspannungen zustande kommen, gibt das Modell wieder. Das gleiche Modell im bis zur S~ittigung magnetisierten Zustand zeigt Fig. 3b: S~imtliche Magnetnadeln wurden im Feld eines Oerstit-Magneten ausgerichtet.

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3 4 2 HANS K6NIG: Zur S i c h t b a r m a c h u n g m a g n e t i s c h e r Felder . DieNatur- wissenschaften

Viel h~iufiger werden zur Sichtbarmachung magnetischer Felder Eisenfeilsp~tne benutzt, die sich ketten- f6rmig 1/ings der magnetischen Feldlinien anordnen [1]. Als Beispiel zeigt Fig. 4 die Feldverteilung eines Ferroxdurst~behens von PHILIPS [2]. Infolge seiner besonders hohen Kristallenergie 1) weist es eine sehr hohe Koerzitivkraft auf und gestattet dadurch, dab l~ngs des St~ibchens auf verh~ltnism~l?ig kurzer Ent- fernung Nord- und Sfidpole miteinander abwechseln.

BERGschen Austauschkr~ifte der Spinkopplung aus [3], und die Teilchen werden paramagnetisch.

BITTER [4], HAMOS u n d THIESSEN [5] haben ferromagnetische Krist~illchen von y-F%O a in Alkohol oder Wasser aufgeschl~immt und Tropfen dieser Suspension zwischen Deckgl~tschen auf die zu untersuchende Probe gebracht. Unter dem EinfluB der Streufelder der Elementarbereiche zeichnen sich dann im liehtmikro- skopischen Bild ihre Grenzen durch Anh~ufung der Oxydteilchen ab. Die Bilder dieser ,,BITTE~schen Streifen" batten im allgemeinen das Aussehen der Fig. 6 a. In neuester Zeit haben sieh mit der Abbildung

Fig. 4. Ferroxdurs t~bchen yon Philips, dessen Pole dutch Eisenfeilsp~ine siehtbar werden.

Geht man zu immer kleineren Dimensionen des Probek6rpers fiber, so werden allm~ihlich die Eisen- feilsp~ine zum Nachweis seiner magnetischen Feld- verteilung zu grob. Will man also etwa das Magnetfeld der ferromagnetischen Elementarbereiche eines Werk- stoffes sichtbar machen, so verwendet man statt

Fig. 5. Ketten ferromagnetischer Eisenoxydkrist~illchen aus dem Liehtbogen, schrfig bedampft mit Thoriumfluorid. (Elektronen-

optisehe Vergr6Berung 19000fach, photographisehes Negativ.)

kleiner Eisenteilchen winzige Krist~tllchen des ferromagnetischen Eisenoxyds y-F%Oa, das unter anderem auch entsteht, wenn man einen Lichtbogen zwischen Eisenelektroden an Luft brennen l~tBt. F~ingt man den dabei entstehenden Eisenoxydrauch auf iibermikro- skopischen Objekttr~igerblenden auf, so erkennt man bereits im elektronenmikroskopischen Bild (Fig. 5), wie sich die einzelnen ferromagnetischen Krist~illchen des Oxyds im Magnetfeld des Lichtbogens zu ketten- f6rmigen Gebilden aneinandergereiht haben. Diese Krist/illchen sind zum Nachweis magnetischer Felder brauehbar bis herunter zu Teilchengr613en yon etwa 40 _/k; erst bei kleineren Teilchen setzen die HEISEN-

1) Die hohe Kristallenergie halt beim Ferroxdur 'die Magneti- sierungsvektoren sehr stark in der hexagollalen Aehsenrichtung lest, so dab erhebliche ~uBere Felder (Koerzitivkraft) angelegt werden mfiBten, um die vorhandene remanente Magnetisierung wieder zu beseitigen,

Fig. 6a--c . Ansammlullg yon kolloidalem Eisenoxydpulver an der Grenze ferromagnetischer Elelnentarbereiehe auf der Oberfl~iche einer Eisensiliziumprohe. a Mechanisch poliert; b elektrolytiseh poliert; e Riehtung der spontanen Magnetisierung in das Schema

der Mikroaufnahme eingetragen. R.M. BOZORTm

ferromagnetischer Elementarbereiche nach dieser Me- thode besonders erfolgreich WILLIAMS, BOZORTH und SHOCI~LEY [6] (Bell-Laboratorien, Murray-Hill) besch~ftigt, nachdem ELMORE und MCKEEttAN [7] in der Zwischenzeit eine Reihe yon Fortschritten mit der Methode der BITTERschen Streifen erzielt hatten. Bereits ELMORE [8] stellte lest, dab das in Fig. 6a gezeigte Labyrinthmuster nicht charakteristisch ftir die Anordnung der Elementarbereiche der eigentlichen

Fig. 7. Schema zur Erkl~irung der Tannenbaumst ruk tur der Fig. 6b. H. J. WILLIAMS.

Untersuchungsprobe ist, sondern durch Verspannen der Oberfl~iche beim mechanischen Polieren vorge- t~uscht wird. Erst als ELMORE elektrolytisch polierte, erhielt er Bilder nach Art der Fig. 6b, deren Deutung durch WILLIAMS, BOZORTH und SHOCKLEY einen wesentlichen Beitrag zum Verst~ndnis des Magneti- sierungsvorgangs in ferromagnetischen Werkstoffen lieferte. Die Technik dieser Methode wurde inzwischen in den Bell-Laboratorien so verbessert, dab durch die BRowNsche Molekularbewegung besonders feiner Kol- loide der Ablauf yon Ummagnetisierungsvorg~ngen im mikroskopischen Bild im Film verfolgt werden kann.

Zum Verst~ndnis der , ,Tannenbaumstruktur" in Fig. 6b soll die schematische Darstellung in Fig. 7 dienen: Der Magnetisierungsvektor in den beiden ge- zeichneten Bereichen, die durch eine t80~ von- einander getrennt sind, liege in Wfirfelkantenrichtung

Heft t5 HANS K6NIG: Zur S ich tbarmachung magnet ischer Felder. 343 1954 (Jg. 41)

(leichte Richtung). In der seitlichen Schraffur ist die Lage der Wfirfelfl~ichen angedeutet; die Oberfl~iche, auf der sich das Eisenoxydkolloid ansammelt, ist also

gegen die Wfirfelfl~iche etwas geneigt. Diese Neigung hat zur Folge, dab an der Oberfl~che freie Pole (N und S) entstehen k6nnen, so dab Felcllinien aus der

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Fig. 8. Schematische Darstel- lung der WEissschen Bezirke an verschiedenen geneigten Stellen der Oberfl~iche. Die vertikale Schraffur deutet die (100)-Ebenen an. H . J . WIL-

I-IAMS, R. M. BOZORTH und ~,~T. S}IOGI(LEY.

Probe in die Luft austre- ten. D i e Bildung dieser Pole verlangt einen hohen Betrag an magnetischer Energie. Wenn j edoch ein Teil des magnetischenKraft- flusses nicht dutch die Luft, sondern durch die Probe selbst erfolgt, etwa wieder in einer leichten Richtung, wie in Fig. 7 gezeichnet, wird die magnetische Ener- gie erheblich vermindert. Allerdings ist bei dieser so entstehenden Tannenbaum- struktur ein gewisser Betrag ftir die Oberfl~ichenenergie der Wand zwischen den WEIssschen Bezirken auf- zubringen. Die Grenzen der

ferromagnetischen Elementarbereiche, an denen sich die Eisenoxydteilchen ansammeln, werden sich daher immer so einstellen, dab die Gesamtenergie ein Mini- mum wird.

Die typische Tannenbaumstruktur entsteht also nur, wenn die Oberfl~iche zur Wtirfelfl~iche geneigt ist;

eine ganze Reihe [9] von Methoden. Wir wollen hier nur eine yon ihnen, die Ritz-Methode, n~iher diskutieren: Mit einer Art Ziehfeder mit konischen Saphir- spitzen oder einem Glashaarpinsel streicht man in zwei zueinander senkrechten Richtungen, nach M6glichkeit in einer ieichten Magnetisierungsrichtung, fiber die Probenoberfl~iche. Kreuzt der Kratzer einen WEiss- schen ]gezirk, in dem die Magnetisierungsrichtung senkrecht zur Kratzrichtung liegt (Fig. t0a), so treten

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Fig. 10a u. b. Ritztechnik zur Bestimmuilg der Magnetisierungs- richtung innerhalb der WEIssschen Bezirke. a Magnetisierung senkrecht; b Magnetisierung parallel zur Ritzspur. H. J. WILLIAMS.

magnetische Feldlinien in die Luft aus, so dab die ferromagnetischen Kolloidteilchen angezogen werden und der Ritz sichtbar wird. Liegt dagegen der Ritz parallel zur Magnetisierungsrichtung des Bezirks (Fig. 10b), so wird der magnetische KraftfluB nicht gest6rt und die Ritzspur bleibt ,,unentwickelt". Auf den Mikrobildern (Fig. 1t) liegen also die Magneti- sierungsrichtungen senkrecht zu den entwickelten Kratzspuren. In Fig. 1t a erfolgte das Ritzen mit

Fig. 9. Dutch Eisenoxydkolloid im Mikrobild sichtbar gemachte Elementarbereichsgrenzen einer 3,8%igen Eisensiliziumlegierung. In der unteren Bildhalfte liegt die Oberfl~iche praktisch pavallel

zur Wtirfelflfiche, im oberen Teil ist sie um 3 ~ geneigt. m. J. WILLIAMS.

das Schema der Fig. 8 zeigt dies noch einmal deutlich bei verschiedenen Neigungen der Oberfl~iche zur Wiirfelkantenrichtung. Liegt die Oberfl~iche genau parallel zur Wtirfelfl~iche, so besteht die Grenze zweier entgegengesetzt magnetisierter Bereiche aus geraden Linien, wie aus der Mikroaufnahme der Fig. 9 hervor- geht. In diesem ]gild liegt die untere H~ilfte parallel zur Wfirfelfl~iche (t00), die obere H~ilfte ist um 3 ~ zur Wtirfelfl~iche geneigt.

Zum Nachweis der Magnetisierungsrichtung innerhalb der Elementarbereiche (vgl. z.B. Fig. 6 c) gibt es

Fig. I 1 a--c. Mikroaufnahme von mit Eisenoxydkolloid entwickelten Eisensiliziumoberfl~ichen mit Ritzspuren zur Ermit t lung der Ma- gnetisierungsrichtung, a Vertikale Nadelritzspuren; b vertikale und ann~ihernd horizontale Kratzer; c eingetragene Magnetisierungs- vektoren zu Fig. l i b . H . J . WILLIAMS, R.M. BOZORTH und

W. SHOCKLEY.

einer Saphirnadel in vertikaler Richtung, in Fig. 11 b mit einem Glashaarpinsel in vertikaler und ann~ihernd horizontaler Richtung. Im Schema der Fig. t t c ist der Untersuchungsbefund der Fig. t t b durch die Richtung der Magnetisierungspfeile wiedergegeben. Die Entscheidung, ob eine Pfeilspitze nach oben oder unten einzuzeichnen ist, wird mit einer winzigen perma- nenten Magnetnadel getroffen, die auf die Probe gelegt, die Streifenanordnung in charakteristischer Weise ver~indert.

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~4Ax HANS K6NIG: Zur S ich tbarmachung magnet ischer Felder. Die Natur- wissenschaften

Xhnlich wie Kratzer in der Oberfl~iche ffihren auch nicht ferromagnetische Einschltisse, Poren oder andere geometrische Unregelm~13igkeiten zur Ausbildung yon Streufeldern, die einen nicht unerheblichen Aufwand an magnetischer Energie fordern. Die Entstehung freier Pole, wie sie z. B. an einem kubischen Einschlul3 der Fig. 12 (links) gezeigt werden, kann aber praktisch vermieden werden, wenn man nach Art der Fig. 12

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t s ( Fig. t2. Links: Freie Pole an einem kubischen Einsehlug. Rechts: Vermeidung der Streufelder dutch angesetzte dreieekige Zwiekel

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(rechts) quermagnetisierte zipfelmtitzenartige Be- reiche annimmt. Diese ,,Zipfelmfitzen" (spikes) wurden auf Grund energetischer ~berlegungen yen N~EL I101 vorausgesagt und wenige Jahre sp~ter yon WILLIAMS [111 mit der Methode der BITTERschen Streifen gefunden. Fig. t3 zeigt zwei Aufnahmen solcher ,,SpieBe" yon WILLIAMS. Es sei bemerkt, dab

Fig. 13. ZipfelmiitzenfSrmige Elementarbereichbildung um kleine Einschlfisse. H. J. WILLIAMS.

man auch aus der in diesen t3ildern besonders charak- teristischen Streifung des Eisenoxydkolloids auf die Magnetisierungsrichtung schliegen E121 kann: Die Richtung des Magnetisierungsvektors liegt senkrecht zur Streifung; die Magnetisierung liegt also innerhalb der Zipfelmfitzen um 90 ~ gegen aul3en verdreht.

Die Zipfelmfitzenbereiche haben einen mal3geb- lichen Einflul3 auf die Bewegung von Blochw~tnden (Wand zwischen den ferromagnetisehen Elementar- bereichen) beim Ummagnetisierungsvorgang. Die !Jberlegungen, die KERSTEN [181 bei seiner Fremd- k6rpertheorie zur Erkl~rung der Koerzitivkraft an- stellt, k6nnen mit HiKe der Methode der BITTEI~schen Streifen unmittelbar im Mikrobild verfolgt werden; auch hierzu zeigt der oben bereits erw~hnte, in den Bell-Laboratorien gedrehte Film eindrucksvolle Bild- folgen. Nach KERSTEN [131 bleibt eine Blochwand an Fremdk6rpereinschlfissen zun~ichst Mngen, wenn man

durch ein angelegtes Feld versucht, die Blochwand so zu verschieben, dab ein gfinstig zur Feldrichtung liegender Bereich auf Kosten eines ungfinstig gelegenen w~tchst. Erst wenn man durch Steigerung der Feld- st/irke auf einen gewissen Betrag dafiir sorgt, dab die zur Vergr6Berung der Wand n6tige Oberfl~chenener- gie aufgebraeht wird, l~tuft die Wand welter. Sp~tter wurde besonders durch die Arbeiten yon Nt~EL er- kannt, dab das Abreil3en der Wand (Wanddicke ~) im Falle groBer Durchmesser (d>>~) des Fremdk6rpers nicht spontan eintritt, sondern sieh in Form einer Zipfelmfitze eine Minimalfl/iche ausbildet, die der Konkurrenz zwischen magnetischer Feldenergie und Oberfl~tehenenergie der Wand Rechnung tr/igt. Die Bewegung einer Blochwand fiber einen Fremdk6rper- einschlul3 hinweg zieht also eine Zipfelmfitze nach sieh, so wie das in Fig. t4 dargestellt ist. In der Figur

4

a b c

Fig. 14 a--c. Wandverschiebung fiber einen Fremdk6rpereinschlui~ hinweg mit der Ausbildung N~ELscher Zipfelmfitzen.

sind drei Phasen einer Wandverschiebung dargestellt. Die Wand wandert yon oben nach unten, wenn das ~tul?ere Feld in der angegebenen Richtung angelegt wird. In Fig. t4e ist die Zipfelmtitze abgerissen. Dieser Vorgang spielt sehr wahrscheinlich als Ele- mentarprozel31) der Magnetisierungsschleife bei der Entstehung der BARKHAUSEN-Sprfinge [1~ 1 eine Rolle und liefert eine tiberraschend einfache Berechnungs- grundlage einer in vielen F~illen zutreffenden Ab- scMtzungsformel fiir Koerzitivkraft und Hysterese als Funktion von Durchmesser und Raumanteil der Fremdk6rpereinschlfisse [15]. Den Auszug einer Auf- nahmeserie von }~LSCHNER [161, die im Mikrobild drei Stadien einer naeh links unten erfolgenden Wand- verschiebung erfal3t, zeigt Fig. 15. Die Magnetisie- rungsriehtung innerhalb der einzelnen Bereiche sowie die Feldrichtung sind dureh Pfeile gekennzeiehnet. Man sieht, wie sich in Fig. t 5 b der schlauchf6rmige Bezirk ein wenig kegelf6rmig zuspitzt, um sieh bei der n/ichsten kleinen Felderh6hung von der Wand zu 16sen und zurfiekzuspringen (Fig. 15 e).

Der hier im Mikrobild gezeigte Ablauf einer Wand- verschiebung l~iBt sich in einem Modellversuch mit einer an einer St6rung h~ingenbleibenden Seifen- lamelle gut in der Vorlesung demonstrieren: Man ver- schiebt in einem Glasrohr yon etwa 40 mm Durch- messer eine Seifenlamelle dureh vorsiehtiges Ansaugen naeh oben (Fig. 16a), bis sie an einen ,,Fremdk6rper- einschlulY' (Draht) ger~it; an dieser Stelle bleibt sie h~ingen (Fig. 16b). Will man die Seifenblase welter

1) Die Elementarprozesse bestehen aus Wandverschiebungen und Drehprozessen (s. etwa R. BECKER U. W. DORING, Ferromagne- tismus, Springer-Verlag, Berlin t939) reversibler und irreversibler Natur. Zu den irreversiblen Prozessen geh6ren die BARKnAOSE~- Spfiinge, die in hochaufgel6sten Magnetisierungskurven dureh kleine Treppenstufen sichtbar werden und beim Ummagnetisierungs- vorgang meist akustiseh nachgewiesen werden.

Heftl5 t-IANs K6NIO: Zur S i c h t b a r m a c h u n g magne t i s che r Felder . a45 1954 (.]g. 4~)

nach oben bewegen, so zieht sie nach einem Zwischen- stadium (Fig. t6c) eine Minimalfiiiche in Form der in Fig. t 6 d und e sichtbaren Zipfelmiitze nach sich, die

Wir wollen noch zwei Ffille diskutieren, wo Elek- tronen dem Nachweis magnetischer Felder dienen : MAR- TON E18~ und Mitarbeiter benutzen eine elektronenop-

tische Schattenmethode ~19~ zur Sichtbarmachung elek- trischer und magnetischer

a b c

Fig. 15 a--c. \'Vandvcrschiebung einer t80~ in der Nfihe eines FremdkSrpers. a KraftfiuBdichtc 16100 GauB; b 17300 GauB; c 17600Gaul3. B. ELSCHNER.

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Fig. t7. Schematische Darsteilung geschlossene r Elementarbereiche. AiIe Magnetisierungsvektoren liegen in magnetisch leichten Wfirfelkan-

tenrichtungen. H. J. WILLIAMS.

schtiel31ich spitz ausl{iuft und dann abreiBt. Der Ver- such ist durch die auftretenden Interferenzfarben besonders eindrucksvoll.

Bei ferromagnetischen Werkstoffen, deren leichte Magnetisierungsrichtung wie beim Eisen in Wiirfel- kantenrichtung liegt, gelingt fast immer die Ausbil-

Felder. Die Aufnahme eines von ihnen auf diese Weise aufgenommenen besprochenen Magnetophonbandes zeigt Fig. 20. Mit der riiumlichenDarstellung yon Magnet- feldern befaBt sich eine Arbeit von EHRENHAFT [201 und

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a b c d e

Fig. 16a--e. Seifenlamelle in einem Glasrohr, die in b an einem Fremdk6rpereinschluB htingen bleibt, in d eine ,,Zipfelmtitze" nach

sich zieht,

Fig. I8. Ausbildung geschlossener Elementarbereiche auf der (100)- Ebene eines Eisensiliziumeinkristalls. Die Pfeile sind nachtr/igiich

eingezeichnet worden. H . J . WILLIAMS.

dung geschlossener Bereiche nach Art tier Fig. 17, da die drei Wiirfelkanten gleichwertig sin& Das Mikro- bild der Oberfl/iche eines Eisensiliziumeinkristalls (Fig. 18) zeigt nach Entwicklung mit Eisenoxyd- kolloid sehr sch6n diese ,,domains of closure". Die Feldverteilung wird aber eine v611ig andere, wenn man etwa die Basisfl~iche eines Kobalteinkristalls unter- Sucht: Bei Kobalt liegt der Magnetisierungsvektor in Richtung der hexagonalen Achse als leichter Richtung, so dab auf der Basisflikche durch austretende Feld- linien ein erhebliches Streufeld zustande kommt. Dieses Streufeld hat GERMER ~171 mit einem streifend auf die OberfI~che einfaltenden Elektronenbt~ndel nachgewiesen. Fig. t9 zeigt die auf Kreisen im Magnetfeld der Kobalt-Elementarbereiche abgelenkten Elektronen- bahnen. Wiihrend also in der Wlcsox-Kammer, im fl- Spektrographen oder bei den POWELLschen Kernplatten ein gegebenes Magnetfeld zur Analyse der ankommen- den geladenen Teilchen ausgenutzt wird, hat hier GER- bER ein Elektronenbfindel zur Sichtbarmachung des Streufeldes spontan magnetisierter WEIsS-HEISEN- BERGscher Bezirke herangezogen.

N a t u r w i s s . ~ 9 5 4 .

Fig. 19. An der hexagonalen Basisfl~iche eines Kobalteinkristalls (yon wenigen Millimetern Durchmesser) dutch das Magnetfeld der Elementarbereiche auf Kreisbahnen abgelenkte Elektronen. Im unteren Tell des Bildes zeichnet sich das streifend auffallende

Elektronenbiindel als heller Fleck ab. L .H. GERMER.

seinen Mitarbeitern, die neuerdings von BLAtIA und SCHEDLING E211 zur Demonstration magnetischer Feldlinien ausgebaut wurde. Bei dem Verfahren wird der Magnet in einer Glasglocke untergebracht, deren

29a

346 HEINZ PICI~: Fes tk6rperphys ik . DieNatur- wissenschaften

Inneres man bis zu einem Druck von etwa 10 -~ Torr evakuiert, so dab zwischen einer in der Glocke

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Fig. 20. Sichtbarnlachung der Feldverteilung eines besprochenen Magnetophonbandes nach der elektronenoptischen Sehattenmethode.

L. MARTON ll. Mitarb.

angebrachten Aluminiumdrahtanode und dem Magne- ten als Kathode eine Glimmentladung eingleitet werden

b Fig. 21 a u . b . In der Glimmentladung leuchtende magnetisehe

Feldlinien eines angeregten, kleinen Elektromagneten. a Bei gleichnamiger, b bei ungleichnamiger Polung.

kann. Die Glasglocke ist mit einer planen Glasscheibe luftdicht abgeschlossen, so dab die Vorg~inge im Inne- ren unverzerrt beobachtet und photographiert werden k6nnen. Die gesamte Oberflfiche des Magneten ist

mit Lack fiberzogen, der kleine gebohrte L6cher auf- weist, von denen aus der Feldlinienverlauf sichtbar gemacht werden kann. F~g. 2t zeigt den auI diese Weise siehtbar gewordenen Feldlinienverlauf eines kleinen Elektromagneten (LEv-~OLDscher Experimen- tiertrafo) bei gleiehnamiger (Fig. 21 a) und ungleieh- namiger (Fig. 2t b) Polung. In groben Ztigen kann man sich vorstellen, dab die in der Glimmentladung entstehenden, aus der Kathode (Magnet) austretenden Elek- tronen 1/ings der Feldlinien auf Schraubenlinienbahnen laufen. Die auf diese Weise zusammengehaltenen Elektronen bringen das Gas durch StoBionisation zum Leuchten, und man wird ihnliche Verh~iltnisse haben wie beim Elektronenfadenstrahl.

Zusammen/assung. Begonnen mit dem magnetischen Wagen der alten

Chinesen wird fiber kleine Magnetnadeln und Eisen- feilspine his zu feinsten ferromagnetischen Oxyd- teilchen herab gezeigt, wie man magnetische Felder sichtbar machen kann. Eine Kolloidaufschwemmung feinster ferromagnetischer Teilchen gew~ihrt fiber die lichtmikroskopische Beobachtung der BITTERschen Streifen interessante Einblicke ~n die Elementar- bereichstruktur moderner Werkstoffe. Auch Elek- tronen lassen sich zum Nachweis magnetiseher Felder mit Erfolg heranziehen.

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Physikalisches Institut der Technischen Hochschule, Darmstadt.

Eingegangen am 11. Mai 1954.

F e s t k 6 r p e r p h y s i k *). Von HEINZ PICK, G6ttingen.

1. Einleitung. Bei der Aufz~thlung der groBen Arbeitsgebiete der

neueren physikalischen Forschung trifft man immer *) Herrn Professor R. W. POHL zum 70. Geburtstag am

10. August 1954 gewidmet.

h~iufiger auf den Begriff Festk6rperphysik. Man findet ihn z.B. in den Katalogen naturwissenschaftlicher Bficher, in den Tagungsprogrammen physikalischer Gesellsehaften, in der Klassifikation wissenschaft- licher Berichterstattung, in den Ausgabelisten 6ffent-

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