Volume 17, Issue 11

The positive column of a low pressure stationary gas discharge in a longitudinal magnetic field is investigated. Above a critical magnetic field the charged particle losses of the discharge increase rapidly in contradiction to the diffusion theory of the positive column. This effect has become known as LEHNERT-effect. Different theories and hypothesis are investigated and compared with the experiments to explain this phenomenon. It is shown that all experiments are most compatible with a theory of KADOMTSEV which states the anomalous behaviour of the positive column to be a turbulence like instability.

The electrical field in the space charge sheath between a Hg low-pressure plasma and an insulated plane wall was measured with an electron beam probe. Near the wall, the field strength was observed to increase linearly. Linear extrapolation to zero field strength is used here to define the thickness of the sheath which turned out to be 3 to 5 times the DEBYE length. On the other hand, the potential, the electrical field strength, and the space charge density in the sheath were, now, calculated (using BOHM'S criterion). Also theoretically, a (approximately) linear increase of field strength is found. A linear extrapolation of the theoretical values gives a boundary layer thickness about 6.7 to 6.9 times the DEBYE length, if the wall is at floating potential. Some differences are found between the experimental and the theoretical values of the wall potential and the space charge density in the sheath.

In a θ-pinch the electron density as function of space and time has been measured bya MACH-ZEHNDER interferometer. Also the magnetic fields have been determined with help of magnetic probes. These experimental results are compared with the hydromagnetic theory. The agreement between these two holds for several compressions in the case of a captured parallel field, however, only for one compression for the antiparallel field. The disagreement for later times for the parallel field case can be explained by end losses and incomplete ionization which is not taken into account in the theory. In the antiparallel field case, however, the disagreement cannot be explained by generalizing the hydromagnetic theory. It seems almost sure that microinstabilities will cause the fast mixing of magnetic fields found experimentally.

The following article deals with measurements on hard X-rays produced in thetapinch discharges before breakdown of the gas which often last for several halfcycles of the magnetic field. In order to explain the timedependent intensity and energy of the X-rays, at first two possible spatial distributions of the electric field in a thetapinch-coil are discussed and the gain of energy of charged particles is calculated. The calculation shows that the adiabatic invariant μ = m 2 ν 2 /(2 m o Β) which gives the gain of energy as a function of the magnetic field Β is proportional to (| ω̇ g ½ t o ) —3 where ω̇ g is the time-derivative of the gyrofrequency which is assumed to be constant and t o is the time between zero magnetic field and the start of the particle. Therefore the hard X-rays can be produced only by electrons which were existing in a small time interval around zero magnetic field of the order |ω̇ g | –½ . Because of the dependence of µ on the initial position of the particle the elecrtons have an energy distribution which is calculated under the assumption that all electrons are uniformely distributed initially over the cross-section of the coil. From the measured time dependence of X-ray intensity the spatial distribution of the electric field in halfcycles before breakdown can be infered. The ratio of the X-ray intensities with and without absorbers has been measured for different values of the timedependent magnetic field and also for different steady bias magnetic fields by which the starting conditions (t o ) of the particles are altered. These ratios are in good agreement with corresponding theoretical values which are derived from the calculated energy distribution of the electrons. The experimental results show that in halfcycles before breakdown there exist different spatial distributions of the electric field depending on the rising density of charged particles.

In Teil A wird ein optischer Rubin-Maser angegeben, der bei Zimmertemperatur arbeitet und bei dem im Gegensatz zu den bisher bekannten Anordnungen die Emissionsimpulse periodisch gedämpft aufeinander folgen: Die Emission wird nach einer Einschwingzeit kontinuierlich. Die Messungen bestätigen quantitativ die Theorie von DUNMCIR 1 . Teil B: Vergrößert man bei einem optischen Maser die Abstände der Resonatorspiegel, so verringert sich die Differenzfrequenz von benachbarten axialen Eigenschwingungen (Moden): Die Schwebungsfrequenzen zwischen den Eigenschwingungen rücken ins Radiofrequenzgebiet. Solche Schwebungen zwischen optischen Wellenzügen verschiedener Wellenlänge konnten am Oszillographen direkt beobachtet werden.

Die Wellenfunktion der Leitungselektronen in einem Kristall mit unendlich ausgedehntem Stapelfehler wird durch eine Entwicklung nach WANNIER-Funktionen der Gitterplätze des gestörten Kristalls dargestellt. Wie von SEEGER und STATZ gezeigt wurde, gelingt eine exakte Lösung des Streuproblems und des entsprechenden Transportproblems bei beliebiger Form der FERMI-Fläche. Im Ausdruck für den elektrischen Widerstand des Stapelfehlers sind Störmatrixelemente zwischen WANNIER-Funktionen enthalten. Die Berechnung der WANNIER-Funktionen geschieht nach einem Variationsverfahren von KOSTER und PARZEN·. WANNIER-Funktionen und Kristallpotential werden gleichzeitig so gewählt, daß die aus ihnen folgende Größe der FERMI-Energie und Gestalt der FERMI-Fläche mit den experimentell bekannten Daten der Edelmetalle übereinstimmen. Die Störmatrixelemente und damit auch der elektrische Widerstand ergeben sich innerhalb der Unsicherheitsgrenzen für alle drei Edelmetalle Cu, Ag und Au als praktisch gleich. Die Zahlenwerte sind in Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen.

Mit Hilfe einer Doppelresonanztechnik lassen sich durch Beobachtung von magnetischen Protonenresonanzen über den Overhauser-Effekt Aussagen über Elektronenspinresonanzspektren freier Radikale in Lösung gewinnen. Im theoretischen Teil wird die Abhängigkeit des meßbaren Vergrößerungsfaktors der Protonenpolarisation von den physikalischen Eigenschaften der Elektronenspinresonanz untersucht. Die abgeleiteten Beziehungen schließen Einzellinien, separierte Hfs-Spektren und inhomogen verbreitete Linien aller Art ein, sie sind anwendbar auf starke und schwache Magnetfelder. Insbesondere werden Möglichkeiten zur Messung von Hyperfeinstrukturen, zur Bestimmung der elektronischen Relaxationszeiten und zu weiteren Aussagen über die Elektronenspinrelaxation aufgezeigt. Die Experimente beschäftigten sich mit der Ausmessung von Hyperfeinstrukturen und mit der Relaxation. Die Hyperfeinstrukturen von K 2 (SO 3 ) 2 NO, DPPH, (NO 2 C 6 H 5 ) 2 NO und (CH 3 O — C 6 H 5 ) 2 NO im schwachen Magnetfeld werden mittels der Breit—Rabi-Formel interpretiert und die Kopplungskonstanten angegeben. Messungen der Linienbreite und von T 1 gestatten Aussagen über die Relaxationsmechanismen einer Reihe aromatischer Radikale in zwei verschiedenen Lösungsmitteln. Für schwache Radikalkonzentrationen wird ein Spin-Gitter-Relaxationsmechanismus diskutiert. Die aus den dipolaren Wechselwirkungsanteilen abgeleiteten Korrelationszeiten werden mit Untersuchungen der Kernrelaxation in den gleichen Proben verglichen. Eine Interpretation der Ergebnisse durch Austauschwechselwirkungen bestätigte für starke Konzentrationen im wesentlichen die Theorie von Kivelson.

Durch Vergleich von Flüssigkeits- und Gasbeugungsaufnahmen konnte zwischen inter- und intramolekularen Interferenzen unterschieden werden. Dabei erwies sich eine bestehende Vorstellung über die seitliche Orientierung aliphatischer Moleküle als falsch. Es konnte der parakristalline Charakter der intermolekularen Interferenzen nachgewiesen werden. Die parakristallinen Bereiche werden dabei durch parallel liegende aliphatische Moleküle gebildet, wobei Abstandsschwankungen von etwa 20% auftreten. Die seitliche Ausdehnung der geordneten Bereiche erstreckt sich über drei bis vier Moleküle. Bei den mehrwertigen Alkoholen Glykol und Glyzerin wurde als Assoziationsform die kettenförmige Hintereinanderreihung der stabförmigen Moleküle in Moleküllängsrichtung gefunden. Beim Verfolgen der Flüssigkeitsordnung in Abhängigkeit von der Molekülform ergab sich, daß zwischen größeren Molekülen nur dann ausgeprägte Ordnungszustände zu erwarten sind, wenn bei den Einzelmolekülen durch glatte Form die Möglichkeit zu gegenseitiger Anlagerung gegeben ist. Anderenfalls beschränkt sich die Flüssigkeitsordnung auf die gegenseitige Ausrichtung von Teilbereichen der Moleküle.

A container for infra-red investigations is described, with which test pieces can be studied at a definite vapour pressure. In addition, a magnetic test-piece holder is described, with which test pieces can rapidly be placed in the container.