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  • Author: H. Hintenberger x
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In einer verbesserten Ausführung einer früher 9 angegebenen Oberflächen-Ionenquelle mit extrem niedrigem Substanzverbrauch werden Cs-Mengen von 2·10-8 bis herab zu 5·10-13 g vollständig verdampft und die Cs+-Ionenströme am Auffänger eines Massenspektrometers als Funktion der Zeit gemessen. Die Cs-Ionenausbeute der Quelle erweist sich in einem Bereich der Verdampfungsgeschwindigkeiten von 10-13 g/min bis 10-10 g/min als gut konstant, und zwar als nahezu hundertprozentig, so daß die totale Ionenausbeute des Massenspektrometers für Cs gut reproduzierbar und mit etwa 7 bis 8% sehr groß ist. Wenn die Apparatur durch Verdampfung genau bekannter Cäsiummengen geeicht ist, können unbekannte Cäsiummengen zwischen 10-12 und 2·10-8 g durch vollständige Verdampfung in der Ionenquelle mit einem mittleren Fehler von weniger als ± 10% bestimmt werden. Da wir jedoch genügend kleine Eichproben nur mit einem Fehler von etwa ± 10% herstellen konnten, beträgt der Fehler von Absolutbestimmungen zunächst insgesamt noch ± 20%. Die physikalischen und apparativen Voraussetzungen für die Anwendung des Verfahrens zur Bestimmung auch der anderen Alkalimetalle werden diskutiert. (Die Bestimmung von 40K-Spuren, die aus Eisenmeteoriten abgetrennt worden waren und die praktisch vollständig durch Kernumwandlungen infolge der Einwirkung der kosmischen Strahlung aus dem Meteoritenmaterial entstanden sind, wird getrennt in dieser Zeitschrift beschrieben.) Vorversuche zur gleichzeitigen Bestimmung aller Alkalimetalle in Mineralen, bei denen etwa 10-5 g des Minerals in der Ionenquelle sehr stark erhitzt und die herausdampfenden Alkalien ionisiert und gemessen werden, zeigen, daß in diesem Fall erst mit Ionenquellentemperaturen von über 2000°K ein befriedigendes Analysenergebnis zu erwarten ist.

Es wurden relative Isotopenhäufigkeiten von Kalium aus Eisenmeteoriten bestimmt. Da die Kaliumkonzentrationen in den Eisenmeteoriten extrem klein sind und deshalb schon kleinste Verunreinigungen durch normales terrestrisches Kalium zu großen Verfälschungen des Massenspektrums des Meteoritenkaliums führen k"nnen, mußten neuartige Methoden für die Extraktion von etwa 10-9 bis 10-8 g Kalium aus Meteoreisen-Proben von einigen wenigen Gramm und für die massenspcktrometrischen Isotopenhäufigkeitsbestimmungen an den kleinen Kaliummengen entwickelt werden. Das Massenspektrum ist durch die Überlagerung der Massenspektren von drei verschiedenen Kalium-Sorten gegeben: 1. durch das „kosmogene“ Kalium, welches infolge der Einwirkung der kosmischen Strahlung auf die Meteorite durch Spallationsprozesse aus Eisenkernen entstanden ist und welches eine viel gleichförmigere Isotopenhäufigkeitsverteilung besitzt als das „gewöhnliche“ terrestrische Kalium; 2. durch das schon beim Entstehen des Meteoriten im Eisen vorhandene gewöhnliche Kalium mit zumindest annähernd der gleichen Isotopenverteilung wie terrestrisches Kalium; 3. durch Verunreinigungen mit normalem terrestrischem Kalium, z. B. infolge der Eigenemission der Ionenquelle an Kalium-Ionen. Unter Bedingungen, bei denen der letzte dieser Anteile am geringsten war, wurden für drei verschiedene Eisenmeteorite folgende relative Isotopenhäufigkeiten gemessen: Carbo: 39K 79,5%, 40K 4,8%, 41K 15,7%; Treysa: 39K 85,35%, 40K 3,10%, 41K 11,55%; Clark County: 39K 90,8%, 40K 0,8%, 41K 8,4%. Aus den Messungen ergeben sich gewisse Schlüsse über die Verschiedenheit der Geschichte (evtl. der Strahlungsalter) der Meteorite Carbo und Treysa.

The helium and neon content of 22 iron meteorites as well as the isotopic compositions of the rare gases have been measured. Definite relations were found between the amounts of the cosmic ray produced isotopes 3He, 4He and 21Ne and also for their ratios. A rough correlation between the mass of the meteorite and the “depth” of the sample has been found; a correlation for the 3He/4He and the 4He/21Ne ratios also exists. The following relationship holds for 19 of the 21 meteorites :

3He/4He= 0.166 + 174 (∑ Ne/∑ He) ± 0.018 .

The only exceptions are the meteorites Braunau and Colomera. Because these exceptions only show up in diagrams in which the values for 3He are included, we assume that both these meteorites, as well as perhaps also the meteorite Morradal, have lost part of their 3He. This might be explained by a diffusive loss of tritium during times of higher temperatures of the meteoritic bodies, probably due to a closer approach of these meteorites to the sun.

In 11 iron meteorites the isotopic abundances of potassium have been measured. For some meteorites we obtained mass spectra of essentially cosmogenic potassium. For example, we obtained from Aroos 39K 42.0%, 40K 18.9%, 41K 39.1%. In other meteorites (e. g. Lombard 39K 88.0%, 40K 2.1%, 41K 9.9%) the primordial potassium predominates. From the isotopic abundances, the radiation ages of the iron meteorites were calculated from two different approaches: in the first case under the assumption that the potassium isotopes were produced in the same proportion in all meteorites; in the second case it was assumed that the energy spectrum of the radiation and hence the production ratios of the potassium isotopes differed from meteorite to meteorite. The He/Ne-ratios in the meteorites were taken to be characteristic of the nature of the energy spectrum. Since the relationship between the He/Neratio and the production ratios for the potassium isotopes is not yet well known the calculated radiation ages are probably only approximately correct. They vary between 1400 · 106 years (Clark County) and 200 · 106 years (Lombard).

In einem Massenspektrographen wurde die Schwärzung von Ilford Q 2-Platten als Funktion der aufgetroffenen Teilchenzahl für die verschieden schweren Kohlenstoffmolekülionen C1 +, C2 +, . . . Cn + ... C26 + untersucht und dabei festgestellt, daß die von diesen Ionenarten hervorgerufenen Schwärzungen durch eine gemeinsame „reduzierte Schwärzungsfunktion“ S = f (log ν*) dargestellt werden kann. Dabei ist S = log θ = Schwärzung; θ =Φ0/Φ = Opazität, Φ0 = ungeschwächte Beleuchtungsstärke der Photozelle beim Photometrieren, Φ = durch geschwärzte Körner geschwächte Beleuchtungsstärke und ν* die der wirklichen Flächendichte der aufgetroffenen Teilchen proportionale „reduzierte Teilchendichte“ ν* = νn* = βnνn βn ist ein von der Atomzahl n der Molekülionen abhängiger Faktor, für den der Ansatz βn = const/nα (α = 1,25 ± 0,25) versucht wird.

Damit von C4 +-, C8 +-, C12 +-, C20 +- bzw. von C28 +-Ionen einer Energie von 14 keV auf einer Ilford Q2-Platte eine erkennbare Schwärzung entsteht, müssen 4 · 104, 1 · 105, 2 · 105, 4 · 105 bzw. 6 · 105 Ionen pro mm2 auf die Photoplatte auftreffen.

The spallogenic isotopes of helium, neon, and argon have been measured in 36 iron meteorites using a statically operated double focusing mass spectrometer. The following relations were found between the concentration ratios of the cosmic ray produced isotopes 3He, 4He, 21Ne, and 38Ar:

3He/4He = (36.0 ± 0.9) 21Ne/4He+ (0.148 ± 0.015),

38Ar/21Ne= (9.4±0.8) x 10-3 4He/21Ne+ (2.06±0.04).

From the 38 Ar/21Ne ratio a parameter n was calculated for each sample which according to GEISS, OESCHGER und SCHWARZ is a number measuring the effective irradiation hardness. Relations between n, 3He/4He, 3He/21Ne, and 4He/21Ne have been studied.

A slight variation of the 36Ar/38Ar has been found which is correlated to the effective irradiation hardness. The spallation yield of 36Ar relative to the total isobaric yield does not depend on the effective irradiation hardness.

Im Vakuum-Hochfrequenzfunken nach DEMPSTER entstehen Ionen von allen Elementen der Elektrodensubstanz. Bei den vorliegenden Untersuchungen wurden die Ionen in einem Massenspektrographen nach MATTAUCH und HERZOG untersucht, wobei sich zeigte, daß ihre Voltgeschwindigkeiten zwischen Null und einigen tausend Volt liegen. Die photometrische Auswertung der Massenspektren auf den Photoplatten ergab die relativen Häufigkeiten der entstehenden Ionen. Auf Grund der relativ geringen Energie-Durchlaßbreite des Spektrographen war es möglich, den Zusammenhang der Bildungswahrscheinlichkeit der Ionen mit ihrer primären Voltgeschwindigkeit zu messen. Die Häufigkeitsverhältnisse ändern sich stark mit der primären Voltgeschwindigkeit; es wurden Änderungen des Häufigkeitsverhältnisses zweier Ionensorten um einen Faktor 300 gefunden. Von ähnlich großem Einfluß erwies sich die Funkenspannung, die durch den Elektrodenabstand bestimmt wird. Keinen meßbaren Einfluß zeigten Leistung, Impuls- und Pausenlänge der getasteten Hochfrequenz.