Technisch-wissenschaftliche Abhandlungen der Osram-Gesellschaft

415 Pages·1958·13.595 MB·German

by  Dr. phil. Wilfried Meyer (auth.)

Te chn isch -wis sen s ch af tlich e
Abhandlungen
der Osram-Gesellschaft
7. Band
T
echnisch-wissenschaftliche
Abhandlungen
def OSfam-Gesellschaft
7. Band
:\Iit Beitragen von
J.
ApPEL . _-\. BAUER . P. BRAUER . K. CORDUA); . A. DA:-l:-lEIL . P. DEH:VIEL
H.-J. FAHNRICH . J. FRIEDRICH . R. FRIES . H.-G. FRUHLING . G. GOTTSCHALK
H. GRABKER . ,,-. GURSKI· F. HARTIG· R. HASPEL· H.-J. HELWIG· O. HERR)IA);N
R. HERRMAN:<! . H. HOPPMANN . K. K:-lOTH . R. K:<!UTTER . G. KOCHER· H. KOCHER
E. KRAUTZ . F. KREMPEL· G. KRESSI:-l . B. KUHL . \Y. LANG· H. L-\NGE . K. LARCHE
\V. LEHMANN· A. LOMPE . J. MARTERSTOCK . E. MICKLEY· \Y. MU:<!CH . E. XOLLE
H. PASCHEDAG . G. PATZER· _-\. PAULISCH . H. PFISTERER· H. RA~IERT . :\1. REGER
:\1. RICHTER· J. RUDOLPH· H. RUFFLER· \Y. SCHILLING· H. SCHIR~IER· A. SCHLEEDE
J. SCHLEEDE-GLASSNER . H. SCHLEGEL· :\1. SCHON· H. SCHULTZ· \Y. SCHWIECKER
1\1. THOMAS . \V. \VEISS
IIerausgcgcben unter :\Iitwirkung der
Wissenschaftlich -Technischen Dienststelle
der Osram-Gesellschaft
yon
Dr. phil. WILFRIED MEYER
Honorarprofessor an der Techn. Univ. Berlin
GeschaftsfUhrer der Osram GmbH
:\Iit :283 Abbildungen
Springer-Verlag
Berlin! Gottingen ! Heidelberg
1958
lSBN-13: 978-3-612-99861-5 e-1SBN-13: 978-3-612-99863-8
001: 10.1007/978-3-612-99863-8
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in iremde Sprachen, yorbehalten.
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(Photokopie, Mikrokopie) zu vervielfaltigen.
Copyright 1958 by Springer-Yerlag OHG, Berlinf Giittingen f Heidelberg
Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1958
Die Wiedergabe der Gebrauchsnamen, Handelsnamen, \\'arenbezeichnungen usw. in diesem
Buche berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daJ3 solche
Namen im Sinne der\\'arenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als irei zu betrachten
waren und daher von jedermann benutzt werden dlirften
Vorwort
Wieder legen wir einen Band unserer Abhandlungen vor als Bericht uber die
Arbeit in unseren Forschungs- und Entwicklungslaboratorien. Er zeigt die Viel
falt der in unserem Hause bearbeiteten Wissensgebiete.
1m Vergleich zum Inhalt des ersten Bandes offenbart sich im vorliegenden
7. Band die Wandlung, die die Technik der Lichterzeugung in den letzten fast
30 Jahren erfahren hat. 1m ersten Band hatten nur vier Arbeiten die Gasent
ladung und ihre Probleme zum Gegenstand; der vorliegende behandelt dieses
Gebiet auf breiter Grundlage. Eine Reihe anderer Arbeiten erfaBt weite Bereiche
der Festkorperphysik.
Theoretische und experimentelle Physik der Gasentladung, Schaltungstechnik
der Entladungslampen, Emissions- und Halbleiterfragen, Leuchtstoff-, Glas
und Metallforschung, MeJ3technik sowie Analytische Chemie und Mathematische
Statistik konnten als Hauptthemen des vorliegenden Buches genannt werden.
Entwicklungsarbeiten an den Hochleistungsmaschinen fUr die Gluhlampen
fertigung werden nicht beschrieben; Arbeiten fUr die Gluhlampe sind enthalten
in den Beitragen uber Glas- und l\:Ietallforschung, MeJ3technik, Analytische
Chemie und Mathematische Statistik.
In der Gesamtzahl der Arbeiten steht der vorliegende Band den beiden letzten
Vorkriegsbanden und dem wahrend des Krieges erschienenen 5. Band nicht nacho
Mehr als zwei Drittel aller Arbeiten - weit mehr als in jedem der fruheren
Bande - sind Originalarbeiten. Damit wird dokumentiert, daJ3 in unseren er
weiterten und modern ausgestatteten Laboratorien auch in den letzten Jahren
mit Erfolg gearbeitet wurde.
Die Beitrage zu diesem Band gingen im Zeitraum yom April 1956 bis zum
Oktober 1957 ein. Die redaktionelle Arbeit an den Technisch-wissenschaftlichen
Abhandlungen wurde in den letzten J ahren vorwiegend getragen von dem Leiter
un serer Wissenschaftlich -Technischen Dienststelle, Dr. FRITZ BORN, verstorben
Oktober 1955, und seinem Nachfolger Dr. GEORG BESEMER, verstorben Marz
1958. Sie waren langjahrige und verdiente Mitarbeiter unseres Hauses. Ihr viel
zu fruh und so schnell aufeinander erfolgter Tod hat die Vorarbeiten zum vor
liegenden Band und die Herausgabe verzogert. Die Aktualitat der Beitrage
scheint uns dennoch gewahrt zu sein.
Wir wurden uns freuen, wenn dieser Band eine ebenso wohlwollende Aufnahme
fande wie Band 1 bis 6 in den fruheren Jahren.
Berlin und Munchen, Juli 1958
WILFRIED MEYER
Inhalt
1
*H. SCHIRMER: Der Einfluf3 des Eigenmagnetfeldes auf die Transport-
erscheinungen in einem Plasma .................................. 1
H. SCHIRMER: Elektrische LeiWihigkeit und WarmeleiWihigkeit eines
Xenon-Hochdruckplasmas ...................................... 8
*H. SCHIRMER u. ]. FRIEDRICH: Zur Integration der ELE~BAAS-HELLER­
schen Differentialgleichung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 11
*]. FRIEDRICH: Bemerkung zur Behandlung gewisser gaskinetischer In-
tegrale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 22
*H. GR.\B:\ER u. H. SCHLEGEL: Spektrale Strahlstarkeverteilung und
Energiebilanz von Xenon-Hochdrucklampen hoher Leistung ........ 26
A. LOMPE: Ein Heuer Typ von Xenonlampen .......................... 36
* A. BAVER: Cber den Bogenmechanismus an :lIetallkathoden in Hoch
druckentladungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 39
*H. GRAB:\ER u. M. REGER: Physik und Technik der Blitzr6hren unter be
sonderer Beriicksichtigung der Anwendung in der Kinematographie .. 62
E. ::\f OLLE: Ein neues Verfahren zur :'\iessung des Raumpotentials in Nieder
druckentladungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 63
*E. NOLLE: Anodenfallmessung in Niederdruckentladungen ............. 65
*B. K tHL: Entstehung und Stabilisierung des Brennflecks in der Nieder
druckentladung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 73
*B. K UHL: Uber das Verhalten von Oxydkathoden in der ::\fiederdruck-
entladung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 84
*R. HERRMANN: Uber den Verbrauch der Emissionsmasse von Oxydkatho-
den in der Niederdruckgasentladung ............................. 96
*]. RUDOLPH U. A. PAULISCH: Zur Frage der elektrischen Leitfahigkeit der
Oxydkathode ................................................. 103
* ]. RUDOLPH: Die elektrische Leitfahigkeit von Bariumcerat (BaCe03) ••.• 108
*]. MARTERSTOCK: Zur Temperaturabhangigkeit der elektrischen und pho-
tometrischen Daten von Leuchtstofflampen ....................... 123
H. RAMERT: Die Stromversorgung und Steuerung der Xenon-Hochdruck-
lampen ......................................... " ............ 133
*H.-]. FAH~RICH, W. GURSKI U. K. K~OTH: Zur Thyratron-gesteuerten
Dammerungsschaltung von Leuchtstofflampen: I. Vorgange an der
Ziindhilfe - II. Stabilitatsbetrachtungen an der Steuercharakteristik
in Abhangigkeit von Vorschaltgeraten, Netzspannung usw. . ........ 138
1 Originalarbeiten sind durch ein Stcrnchen (*) vor dem Verfassernamen gekennzeichnet.
Inhalt VII
J. ApPEL: Cber den EinfluB der Bahn-Quantisierung der Elektronen im
Magnetfeld auf die longitudinale Widerstandsanderung und den Hall
Koeffizienten von nichtpolaren Halbleitern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 155
*P. BRAUER: Cber Fremdionen in Ionen-Kristallen .................... 159
*P. BRAUER: Cber die Wertigkeit von Eu-Ionen in SrO ................. 164
*M. SCHOX: Bemerkungen zur Theorie der glow-Kurven ................ 175
*M. SCHOX: Cber die strahlungslosen Cbergange der Elektronen im Gitter
der Sulfidphosphore bei Anregung im langwelligen Auslaufer der Ab-
sorption ...................................................... 185
*A. SCHLEE DE : Cber das kurzzeitige Nachleuchten von Phosphoren bei
Rechteck-Impuls-Anregung ..................................... 194
*A. SCHLEE DE u. J. SCHLEEDE-GLASSNER: Cber die sogenannte Druckzer-
storung und Druckverfarbung von Leuchtstoffen .................. 200
H. LAXGE u. G. KRESSIN: Der EinfluB der Kristallstruktur auf die Lumi-
neszenz des Calciumsilikates (Mn, Pb) ............................ 209
*H. RUFFLER: Die Beeinflussung der Lumineszenz des Mangan-aktivierten
Cadmiumchlorophosphates durch Wismut ......................... 211
H. LA!'<GE: Das Temperaturverhalten der Manganbanden in Calciumsilikat
(Mn, Pb) und Zinkberylliumsilikat (Mn) .......................... 219
* J. RUDOLPH u. H. RUFFLER: Cber die sensibilisierende Wirkung von Ce
in Mn-aktivierten Sulfatleuchtstoffen ............................ 223
*G. KRESSIN: Cber die Zerstrahlung von Leuchtstoffen in der Quecksilber
Niederdruckentladung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 235
W. SCHWIECKER: Lichttechnische und technologische Probleme der Elektro-
lumineszenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 240
W. SCHWIECKER: Glasdichte und Glasstruktur ........................ 242
W. SCHWIECKER: Komponentenabhangigkeit der spannungsoptischen Ko-
effizienten von Glas ............................................ 245
W. WEISS: Benetzungseigenschaften und mechanische Festigkeit bei Glas
Metall-Verschmelzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 247
M. THOMAS: Beobachtungen iiber Reaktionszeiten von Glasschmelzwannen 250
E. MICKLEY u. M. THOMAS: Cber die maschinelle Herstellung diinnwandiger
Hohlglaskorper aus Rohr ....................................... 252
E. KRAUTZ u. H. SCHULTZ: Die Abweichungen von der MATTHIESsENschen
Regel bei Wolfram und bei Blei im Temperaturbereich von 14° K bis
300° K ....................................................... 256
*E. KRAUTZ u. H. SCHULTZ: Cber den Nachweis von Fremdstoffzusatzen in
Wolframsinterstaben und -drahten mit Hilfe von Restwiderstands-
messungen .................................................... 259
*0. HERRMAN!'< u. H. PFISTERER: Die Zusatze bei der Wolframdrahther-
stellung ...................................................... 269
*W. SCHILLING u. R. HASPEL: Dampfung von Wolframstaben, -drahten
und -leuchtkorpern ............................................ 276
*A. DANNEIL: Cber verschiedene Wachstumsformen des Kohlenstoffs ..... 283
*H. PASCHEDAG: Lebensdauer einer Gliihlampe bei Betrieb an schwan ken-
der Spannung ................................................. 288
VIII Inhalt
*G. PATZER: Ursachen von Inhomogenitaten der Temperaturverteilung bei
Eisenwiderstanden und deren Beseitigung ........................ 293
*H. KOCHER u. G. KOCHER: Entropie und Blitzlampe .................. 297
*H. HOPPMANN: Gerat zur Priifung des Proportionalitatsverhaltens physi
kalischer Strahlungsempfanger. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 306
F. HARTIG U. H.-]. HELWIG: Ein cos i-gerechtes Photometer ............ 313
*K. CORDUAN: Zum Angleich der spektralen Empfindlichkeit lichtelektri-
scher Empfanger an vorgegebene Empfindlichkeitsfunktionen ....... 314
H.-G. FRUHLING: Ein Filtermonochromator .................. , ...... ,. 324
H.-G. FRUHLING u. F. KREMPEL: Ein lichtelektrisches FarbmeBgerat nach
dem DREsLER-Prinzip .......................................... 327
H.-G. FRUHLING, W. MeNcH u. M. RICHTER: Die Eignung der Xenon
Lampe als Standardlichtquelle fUr Strahlungs- und Farbmessungen ... 329
*K. LARCHE u. H. SCHLEGEL: Dber eine Methode zur Kennzeichnung der
Farbwiedergabeeigenschaften einer Lichtquelle durch Vergleich mit dem
Schwarzen Strahler ahnlichster spektraler Leuchtdichteverteilung '" 331
*W. LANG U. G. KOCHER: Messung der "Leitzahl" bei Blitzlichtaufnahmen 337
R. KN"UTTER: Zur Abgrenzung der Existenzgebiete der Dica1ciumphosphate
und des Apatits im System Hp-Ca(OHkHaP04 bei 25° C .......... 345
*G. GOTTSCHALK: W-Bestimmung nach dem Oxinatverfahren ........... 347
*A. DANNEIL: Dber einen fluorometrischen Mikro-Nachweis von Aluminium
in Wolfram und Wolframoxyden mit Oxin und in Zinksulfid-Leucht
stoffen nach der Pontachrome-Methode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 350
*G. GOTTSCHALK: Komplexometrische Th-Bestimmung ................. 356
*G. GOTTSCHALK u. P. DEHMEL: Komplexometrische Fe-Bestimmung ..... 360
G. GOTTSCHALK U. P. DEHMEL: Zur gravimetrischen S04-Bestimmung als
Benzidinsulfat ................................................ 363
*G. GOTTSCHALK: Zum Gebrauch der automatischen Trennsaule ......... 366
*0. HERRMANN: Ein neues Verfahren zur Giitebestimmung von Vakuum-
pumpenolen .................................................. 369
*0. HERRMANN U. W. LEHMANN: Die Verbesserung des Bohrfortschrittes bei
der Bearbeitung von Diamantziehsteinen .......................... 376
*R. FRIES: Der Vertrauensbereich bei zweidimensionaler Merkmalsvertei-
lung in geometrischer Deutung .................................. 383
*R. FRIES: Gerat zur Feststellung von Mittelwert und Standardabweichung
bei Qualitatspriifungen ......................................... 391
~ amenregister . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 398
Sachregister . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 402
Der EinfluB des Eigenmagnetfeldes
auf die Transporterscheinungen in einem Plasma *)
Von
H. SCHIRMER
Der Einflul3 des Eigenmagnetfeldes auf die Transporterscheinungen in einem Plasma wird
nach der Theorie von GANS untersucht. Die Theorie von GANS nimmt wie die LORENTZ
Theorie starrelastische Kugeln als Streuzentren an; ihre sinngemal3e trbertragung auf ein
Plasma wird besprochen. Die entwickelten Formeln k6nnen zur Berechnung des Einflusses
des Eigenmagnetfeldes dienen.
1. Einleitung. Die Losung der BOLTzMANN-Gleichung bei Anwesenheit
eines magnetischen Feldes nach GANS
Die Theorie der Transporterscheinungen bei Anwesenheit eines magnetischen
Feldes ist von GA~SI) entwickelt worden. Er geht von der BOLTzMANN-Gleichung
aus, die durch Einfiihrung der LORENTz-Kraft
( 1)
erweitert wird. Er nimmt als streuende Zentren iediglich schwere starrelastische
Kugeln an; auch die Elektronen werden starrelastisch gedacht. Er setzt ein
Magnetfeld H = Hz voraus, betrachtet daher die magnetischen und weiterhin
ebenfalls die elektrischen auBeren Krafte als nur in der x, y-Ebene wirkend. Er
schreibt mithin die BOLTzMANN-Gleichung in der Form
+ +
(X -II -X 1 ) ~o~ (Y Y 1 ) ~01I'} -;I -~ ooxj -I' - 1] ~a y ( 2)
= n R2 v HI W, 1]', C') - I (~, 1], C) l cos e d Q .
Hierbei ist I die gesuchte Verteilungsfunktion der leichten Partikel (der Elek
tronen), definiert durch die Gleichung
dne = I (~, 1'}, C; x, y) d~ d1'} dC.
~, 1], ;; sind die Komponenten der Geschwindigkeit v der Elektronen,
X='-~Ex, ¥= e E (3)
y
m m
sind die durch die elektrischen Krafte,
Xl = Y '1'}, Y1 = - y.; ( 4)
die durch die magnetischen Krafte hervorgerufenen Beschleunigungen; hierbei ist
Y = -e -H- [ sec -1] . (5)
m c
Da im folgenden die x-Rich tung mit der Langsrichtung der Entladung, die
y-Richtung mit der Querrichtung (der radialen Richtung) identifiziert wird, ist Ex
*) Originalmitteilung.
Abhandlun(jen der Osram-Gesellschart. VII
2 H. SCHIRMER: Der EinfluB des Eigenmagnetfeldes in einem Plasma.
mit dem angelegten elektrischen Gradienten G identisch, wahrend Y spaterhin
als "eingepragte Kraft" aufgefaBt wird.
n ist die Zahl der streuenden Teilchen je Volumeneinheit, R ist als "Summe der
Radien von Atom und Elektron", beide Teilchen als starrelastische Kugeln auf
gefaBt, anzusehen, gist in diesem Bild der Winkel zwischen der Zentrilinie und
dem Geschwindigkeitsvektor des Elektrons und dQ das Raumwinkelelement der
Kugel vom Radius R.
Mit dem Ansatz von LORENTZ
t = to + rp (6)
to
mit = A e-h W +~. + ,') , (7)
V
h3
A=ne -, (8)
:nl
h=~ (9)
2kT
liefert die BOLTzMANN-Gleichung (2) unter Vernachlassigung von GraBen klEin
von zweiter Ordnung
+
(- 2hA X -~ -v2A ~)~ e-hv'
ox ox
Y+
-I-(-2hA oA -v2A~)1]e-hV'+Y(~1]-~~) (10)
oy oy o~ 01)
I e
= n R2 v [rp (;" 1]', C') - rp (t 1], C)] cos dQ.
Das Verfahren von GANS besteht nun darin, diese Gleichung durch den Pc
tenzansatz
(11)
zu integrieren.
Durch Einsetzen von (11) in (10) ergibt sich unter Beachtung der schon von
LORENTZ2) fUr den Fall starrelastischer Kugeln als Streuzentren aufgestellten
Relationen
l
iW-;)cosedQ=-7t~,
I e I (12)
(1]'-1]) cos dQ = - 7t1]
nach EinfUhrung der "freien Weglange"
A=_l_ (13)
n:nR2
schlieBlich
(-2hAX+ oA -v2A~);e-hV2+(-2hAY+ oA _v2A~)l]e-h'.2
ox ox oy oy
(14)
00
+1' ~ y·(Flv1]-F2V~)=-~ Ly·(Fl.~+F2.1]) .
• =0 A .=0
Durch Koeffizientenvergleich der Potenzen von I' ergeben sich die Ausdriicke
fUr samtliche Fb und F2v, insbesondere fiir FlO und F 20.
Die Einfiihrung dieser Fl. und F2v in (11) laBt erkennen, daB rp als Summe
Der Einflul3 des Eigenmagnetfeldes in einem Plasma. 3
zweier geometrischer Reihen dargestellt werden kann, deren Summierung zum
endgtiltigen Ausdruck fUr 1 fUhrt in der Form
+ y-A yA
F,o F,o F2o- - F,o
+ - + - ._ _
1 = 10 _v_ _ ~ v_ __ 'Y) . (15)
1 -+- y2 A 2 1 -1- y2 A 2
v2 v2
Mit (9a)
als wahrscheinlichste Geschwindigkeit ergeben sich hierin
v:
J j,,!e_CllJ(-~)+ (_fj~)}/o'l
FlO (,,) = Av 1w 22 X+[Tne 0 T 2 T 0 x w· T1 a x
F20 «') = A{ 2_ Y+ [..!'.- one __ 3] J... (_~) + 1': J... ('_ 0 T)} 10 f (16)
a
V w2 ne T 2 Toy W' Toy
unter Berticksichtigung von (7), (8) und (9).
FlO (v) entspricht hierbei vollkommen dem X (v) in Ausdruck (14) in einer frtihe
ren Arbeit des Verfassers3); hierbei war X die in einem LORENTz-Gas auftretende
Sti:irungsfunktion bei Behandlung in eindimensionaler Form ohne ~agnetfeld.
Losung (15) ist unter den angegebenen Voraussetzungen exakt. GANS ent
wickelt nun diese Losung bis y2 in der Form
y2A2) yA (y2A2) yA
1=/o+FIO ( 1--- ~ +F20 -~+F20 1- -- 'Y)-FlO-- 'Y) (17)
v2 v v2 V
und setzt diesen Ausdruck in die Integrale
jx = e ll)~ / (~, 1), C) d~ d'Y) dC,
jy = e 11111 / (~, 'Y), C) d~ d'Y) dC, 1
Wx= 2! .-m\.\,.\ ~v2/(~,'Y),C)d~d'Y)dC, (18)
Wy = J2 m .\\.\•'Y ) v2 I(~, 'Y),C) d~ d'Y) dC J
zur Berechnung der Stromdichte und des Leistungstransportes ein.
Bei der DurchfUhrung der Integration ist zu beachten, da/3 die Quadraturen
tiber die Produkte ~ 'Y} wegfallen, da stets zu einem positiven Bestandteil des
Integranden ein gleich gro/3ernegativer vorhanden ist. Dies bedeutet, da/3 durch
Integration der zweidimensionalen oder dreidimensionalen BOLTzMANN-Glei
chung stets Losungen gewonnen werden, die auch durch entsprechende Super
position der Losungen der lediglich eindimensional behandelten BOLTZMANN
Gleichung erhalten werden konnen, wie leicht allgemein bewiesen werden kann.
2. Anwendung der Theorie von GANS auf Plasmen
Da voraussetzungsgema/3 die schweren Streuzentren als starrelastische Kugeln
aufgefa/3t werden, ist A unabhangig von v, so da/3 sich die auftretenden Quadra
turen leicht ausfUhren lassen. 1m Hinblick auf die folgende Ubertragung auf nicht
starrelastische Kugelzentren wurden die Ausdrticke unter Anwendung der
Relation
(19)
l'