Band 18, Heft 4

A cool hydrogen plasma in a steady state rf-discharge in a static magnetic field is investigated spectroscopically. The recombination rate of this plasma is determined. The essential three-body recombinations are taken into account for levels of medium quantum number, where the inverse process—ionizations from excited levels—is considerably lowered. Measured population densities are used for the determination of the recombination rate. The considerations include the effects of energetic electrons the presence of which—in addition to the bulk of cool electrons—has been detected by probe measurements. Within the limits of error the ionization rate calculated for the energetic electrons agrees with the recombination rate of the cool electrons.

The present paper is essentially devoted to the study of instabilities of electrostatic waves in a current-carrying collisionless plasma. As the underlying physical cause of the instabilities is the same as that of the LANDAU damping in an electron plasma, a detailed analysis of the latter is first given. It is shown that the damping may be considered as being due to the fact that there are more electrons in the phase-region where energy is absorbed by the particles from the field than in the phase-region where energy is given up to the field. We then proceed to the evaluation of the energy absorption A of the resonant particles, first in the absence of an external magnet field, B 0 , next when the wave is propagated under an arbitrary angle with respect to B 0 . When A > 0, the wave is damped, and vice-versa. Without appeal to a dispersion equation, stability criteria can thus be found, dependent on the wave frequency and wave-vector. Next some special cases are investigated and compared with the results of other authors where such results exist. As a consequence of the fact that some ions and electrons, the resonant particles, experience a constant electric field, these particles also experience a constant drift transverse to both E and B 0 . This drift gives rise to a transverse current which is closely related to the damping or growing of the wave. An expression for this current, averaged over one wave-length is found.

The generation and properties of plasmoids emitted by a conical electrodeless ring discharge are investigated. Image converter, magnetic probes, compensated magnetic loops and a retarding field analyzer were used for diagnostics. There are two mechanisms of emission depending on the initial plasma density. At low densities, when the ions can be regarded as free particles, the acceleration is caused only by the electromagnetic field at the beginning of the discharge. At high densities, when the plasma behaves hydromagnetically, the emission mechanism is governed by trapped magnetic fields in the plasma. Under certain initial conditions a plasmoid with a trapped magnetic field is generated, which exists during a time of flight of the order of 10 μs. Furthermore it is planned to accelerate this plasmoid by a special transmission line.

Zur Geschwindigkeitsmessung der Plasmafront in einem hydromagnetischen T-Rohr aus Glas diente eine 3 cm-Mikrowellenapparatur. Dazu wurde über das Glasrohr ein zylindrischer Metallhohlleiter geschoben. Die an der laufenden Plasmafront reflektierten elektromagnetischen Wellen sind infolge des Doppler-Effektes frequenzverschoben. Sie werden den Wellen mit der ursprünglichen Frequenz überlagert. Die resultierende, mit einem Oszillographen aufgezeichnete Differenzfrequenz ist ein Maß für die Geschwindigkeit. Allerdings wirkt sich bei den Mikrowellenmessungen eine Vorionisation des Gases im T-Rohr sehr störend aus, so daß die Geschwindigkeit erst in größerer Entfernung von der Entladungsstrecke bestimmt werden kann. Andererseits ist der Nachweis dieser Vorionisation ein sehr interessantes Nebenergebnis.

The separative power of an infinitesimal counter current element is expressed in terms of radial parameters. It is shown that the separative power is independent of the value of the radial product stream; arbitrarily chosing this to be zero (i. e. “balanced diffusion”) makes it possible to calculate the optimum radial isotope velocities and the axial profile directly from the diffusion and continuity equations. As an illustration of the method, the optimum axial flow profiles and maximum separative powers of gas centrifuges and thermal diffusion columns are calculated, and compared with known results. In the case of the gas centrifuge, the effect that axial back diffusion has on the optimum profile and maximum separative power, is calculated. The variation of the separative power with different axial profiles is determined for the thermal diffusion column. It appears that the natural convection induced axial profile, which is used presently in thermal diffusion columns, gives a small fraction of the maximum separative power. Calculations indicate that a column with a static separative region (and boundary flows) will approach the maximum separative power and will be well suited for measurements of collision parameters.

A rotatable metal-block-calorimeter with thermoelectrical measurement of temperature is described. The platinum-lined combustion block is made of electrolytic copper. The zero-blocks, set up symmetrically on both sides of it, are of pure aluminum. Eight thermo-piles, with 50 elements each, are used for measuring. The small combustion-shell, also of platinum, is freely suspended so that its contents are never spilled during rotation. The whole calorimeter, is mounted on bearings, and is housed in a high-vacuum container, which can be evacuated down to a pressure of 10 —5 mm Hg. A multi-jacket thermostat is used for thermal isolation. In the outer jacket the temperature constancy is better than 10 -3 °C. The sensitivity of the calorimeter has been tested by the burning of some typical substances.

In einer speziell für Meßzwecke gebauten Kryopump Anordnung wird die Sauggeschwindigkeit, die eine mit flüssigem Helium gekühlte Oberfläche auf Wasserstoff ausübt, gemessen. Durch Abpumpen des verdampfenden Heliums gelingt es, die Temperatur des Heliumbades bis auf 2,5°K zu erniedrigen. Aus den bei verschiedenen Temperaturen gewonnenen Sauggeschwindigkeitskurven läßt sich die Dampfdruckkurve des Wasserstoffs konstruieren. Weiterhin wird der Cryotrapping-Effekt an Gemischen von Argon und Wasserstoff untersucht. Es wird gefunden, daß eine mit unter Atmosphärendruck siedendem Helium gekühlte Oberfläche (4,2°K) in Gegenwart von Argon auch unterhalb von 10 –6 Torr eine kräftige Pumpwirkung ausübt, während reiner Wasserstoff nur oberhalb 10 –6 Torr kondensiert.

Die vom Verfasser in den letzten Jahren entwickelte Methode der Atomassoziationen (LCAA-Methode) wird weiter ausgebaut und im Falle von drei Atomen in ihrem Verhalten näher untersucht. Es wird dabei auf Zusammenhänge zur Methode der Valenzstrukturen (und der Spinvalenz) hingewiesen und gezeigt, daß die LCAA-Methode prinzipiell auf alle Bindungstypen anwendbar ist und auf sogenannte Vereinigungs- und Trennungsgrade führt, die über die innere Struktur des jeweiligen Atomsystems Aufschluß geben. Als Spezialfälle enthält die Methode die Verfahren der „Atome in Molekülen“ und des „Vereinigten Atoms“.

In order to find an explanation for the WALSH rules on a more theoretical basis for molecules of type AB 2 (non hydrides) a simple MO-LCAO calculation with SLATER-Functions of the L-shell was carried out. The results are presented as tables and graphs, which give the dependence of the one-electron energies on the valence angle. In accordance with WALSH’S rules the apex angle decreases with the number of electrons in the range of 16 to 20 valency electrons, molecules with not more than 16 valency electrons being linear. However according to the present calculation the reason for this is that with increasing number of electrons more orbitals are occupied which are lower in energy for the bent species, rather than WALSH’S explanation which lies in the increasing s-character of the π U non-bonding orbital.

The percentage of separable 80gBr - -ions, following the 80mBr→80gBr isomeric transition, was determined in labelled pentamminebromo complexes of Co, Rh and Ir at various temperatures. In [Me(NH 3 ) 5 Br] (NO 3 ) 2 crystals the 80gBr - -yields are constant (90, 80 and 77% resp.) over a certain range of temperature, but above 50°, 75°, and 110°C for the Co, Rh, and Ir-complex, respectively, the 80gBr - -yields decrease lineary with temperature. The annealing of the metastable fragments is rapid and reaches characteristic equilibrium values. The kinetics of this fast reaction was studied and an activation energy of 6,7 kcal/mol was calculated for [Rh (NH 3 ) 5 Br] (NO 3 ) 2 . In contrast to the bromo nitrates, the 80gBr - -yields increase with temperature in the Rh- and Irpentamminebromo-halogenid complexes and reach limiting values of ∼66% at 210—250°C. In this case the excitation energy of the isomeric transition seems to effect activated exchange reactions between complex bound bromide and anionic bromide or chloride. In the Co-, Rh- and Ir-pentamminebromocomplexes investivated, the 80gBr - -yield is strongly influenced by the chemical nature of the anion and/or the physical properties of the crystals. 12 different [Ir (NH 3 ) 5 Br] X 2 complexes yield values of 80gBr— between 77% (X= ΝΟ 3 — ) and 41% (X 2 = C 2 O 4 — — ) at room temperature. Anions with oxidizing properties show higher values than those with reducing properties. The latter may favour intermolecular charge neutralisation. In an inversion of the above experiments, we found that in anionic 80mBr-labelled Rh-hexamminebromide and also in different Rh- and Ir-pentammine acido bromides, 9 — 18% of the 80gBr daughter atoms were complex bound. These yields are independent of temperature, indicating that substitution reactions of ligand groups occur only by “hot atom” processes. The results are compared with those of the (n,γ) nuclear reaction.

Der Emissionsverlauf optischer Rubin-Maser bei Änderung der Resonatorgeometrie und Kristalltemperatur wird experimentell und theoretisch untersucht. Es ergibt sich ein Überblick über das unter verschiedenen Bedingungen mögliche Emissionsverhalten. Zum Beispiel läßt sich auch bei Rubin erreichen, daß die Emission nicht aus Impulsen besteht, sondern einen Verlauf ohne Oszillationen aufweist.

Vom flüssigen Benzol gibt es zwei völlig verschiedene Strukturvorstellungen: a) in Anlehnung an die Struktur der kristallinen Phase die T-förmige Anordnung benachbarter Moleküle, b) die parallele Ausrichtung benachbarter Moleküle innerhalb einer hexagonalen Schichtenstruktur, die dem Graphitgitter ähnlich ist. Vorliegende vergleichende Elektronenbeugungsuntersuchung einiger Benzolderivate liefert neue Anhaltspunkte für das Vorhandensein der T-förmigen Anordnung beim Benzol. Diese Orientierung wurde ebenso beim Anilin gefunden. Beim Dimethyl- und Diäthylanilin sowie beim Nitrobenzol und α-Br-Naphthalin sind dagegen die Moleküle parallel übereinander gestapelt. Es wurde festgestellt, daß die Flüssigkeitsordnung des Nitrobenzols durch das große Dipolmoment der NO 2 -Gruppen verringert wird. Dies kann damit erklärt werden, daß diese Dipole nicht durch Bildung von Assoziationskomplexen abgesättigt sind. Die Größe der relativen Abstandsschwankungen zwischen benachbarten Molekülen wurde bestimmt. Bei allen hier untersuchten Flüssigkeiten ergaben sich dafür Werte in der Größenordnung von 20%.

Der Vergleich von Elektronenbeugungsaufnahmen des Wassers mit solchen mehratomiger Flüssigkeiten führt zu einer direkten Deutung der vier bei Wasser gefundenen Beugungsringe. Dabei konnte nachgewiesen werden, daß die Flüssigkeitsordnung des Wassers aus besonders stabilen Assoziationskomplexen besteht, in welchen die relativen Abstandsschwankungen zwischen benachbarten Wassermolekülen nur etwa 5% betragen. Für die Struktur dieser Komplexe ergaben sich im wesentlichen die von EUCKEN aus thermodynamischen Daten abgeleiteten Formen, die mit entsprechenden Teilbereichen des Eisgitters übereinstimmen. Lediglich der Abstand nächstliegender Nachbarn mußte geringfügig von 2,76 Å auf 2,9 Å vergrößert und die einheitlich 109,5° betragenden Valenzwinkel der Eisstruktur auf 106° und 103° verringert werden. Die Größe der Assoziationskomplexe bewegt sich dabei etwa zwischen zwei und acht Wassermolekülen. Zwischen diesen verschiedenen Assoziationskomplexen konnte kein besonderer Ordnungszustand festgestellt werden. Die mittleren Abstandsschwankungen zwischen solchen Wassermolekülen, welche benachbarten Komplexen angehören und sich bei deren dichter Packung berühren, liegen in der Größenordnung von 20%.

The compounds Co (Py) 4 Cl 2 , Co (Py) 2 Cl 2 , Cu (Py) 2 (NCS) 2 , Co (Py) 4 (NCS) 2 and Ni (Py) 4 (NCS) 2 were synthesized and their I.R. spectra recorded. The assignment of the vibrational frequencies is given with reference to the crystal structure of these compounds.

Localized solutions of the BETHE—GOLDSTONE equation for two nucleons in nuclear matter are examined as a function of the center-of-mass momentum (c. m. m.) of the two nucleons. The equation depends upon the c. m. m. as parameter due to the dependence upon the c. m. m. of the projection operator appearing in the equation. An analytical solution of the equation is obtained for a non-local but separable potential, whereby a numerical solution is also obtained. An approximate solution for small c. m. m. is calculated for a square-well potential. In the range of the approximation the two analytical solutions agree exactly.

Elektronenstoßuntersuchungen bei höherem Druck (maximal 10 —2 Torr) in der Ionenquelle eines Massenspektrometers geben interessante Aufschlüsse über den Mechanismus der Sekundärionenbildung in Krypton. Messungen der Druckabhängigkeit der Bildung des Molekülions Kr 2 + sowie die Abhängigkeit dieses Prozesses von der Energie der stoßenden Elektronen lassen erkennen, daß es mehrere angeregte Zustände des Kryptons gibt, die zur Bildung des Ions Kr 2 + befähigt sind. Diese Anregungszustände können durch Elektronenstoß direkt oder auch durch Übertragung der Anregungsenergie aus anderen Zuständen im Stoß zweier Kr-Atome, von denen eines angeregt ist, erzeugt werden. Dadurch ergibt sich für eine feste Elektronenenergie V die Abhängigkeit des Kr 2 + -Ionenstroms Ι Kr 2 + vom Kr-Druck pKr in der Form I Kr 2 + (p Kr ) V =A p Kr 2 (1/[α + p Kr ]) +B p Kr 2 +C p Kr 3 mit den Konstanten A, a, B und C. Für Elektronenenergien oberhalb des Ionisationspotentials von Kr 2+ tritt im Driftraum des Massenspektrometers die Umladungsreaktion Kr 2+ +Kr → Kr + Kr + auf, die ebenfalls zur Belegung der doppelten Kryptonmasse führt. Vergleichsmessungen in Argon zeigen, daß hier analoge Prozesse existieren.

A perfectly conducting, nonviscous fluid is assumed to be permeated by an inhomogeneous, time independent magnetic field satisfying the magnetohydrostatic equation. This fluid shall be perturbed by hydromagnetic waves of small amplitude. The wave equation is expressed in a completely covariant form. This formulation allows to search for simplifying coordinate systems intrinsically adapted to the undisturbed field configuration. Hydromagnetic waves with the velocity vector satisfying the equation div v=0, which are the natural generalization of ALFVÉN waves have been investigated especially. It is shown that there are simplifying coordinate systems for the hydromagnetic wave equation. Especially it is shown that the solution of the ALFVÉN wave equation can always be reduced to the solution of an ordinary differential equation if in the equilibrium configuration the current is either perpendicular on the magnetic field line or zero.