l) Verhältniß der ablenkbaren β-Strahlen in der Radiumstrahlung.

l) Verhältniß der ablenkbaren β-Strahlen in der Radiumstrahlung.

Wie bereits gesagt, vermehrt sich die relative Intensität der β-Strahlen mit zunehmender Entfernung von der Strahlungsquelle. Dennoch treten diese Strahlen niemals allein auf, und für große Entfernungen beobachtet man immer auch das Vorhandensein von γ-Strahlen. Das Vorhandensein nicht ablenkbarer, sehr durchdringender Strahlen in der Radiumstrahlung wurde zuerst von Herrn Villard^[78] beobachtet. Diese Strahlen bilden nur einen geringen Anteil der Strahlung, wenn man sie mit der elektrischen Methode mißt, und ihr Vorhandensein entging uns bei unsren ersten Versuchen, sodaß wir damals mit Unrecht glaubten, daß bei großer Entfernung die Strahlung nur ablenkbare Strahlen enthielte.

Folgendes sind die numerischen Resultate, die bei Versuchen nach der elektrischen Methode mit einem Apparat entsprechend dem der Fig. 5 erhalten wurden. Das Radium war von dem Kondensator nur durch die umgebende Luft getrennt. Ich bezeichne mit d den Abstand der Strahlungsquelle vom Kondensator. Setzt man den Strom, der ohne Magnetfeld für jede einzelne Entfernung erhalten wurde, gleich 100, so bedeuten die Zahlen der zweiten Zeile den bei Erregung des Feldes übrigbleibenden Strom. Diese Zahlen können als der prozentuale Anteil der α- und γ-Strahlen betrachtet werden, da die Ablenkung der α-Strahlen bei der benutzten Anordnung kaum bemerkbar sein konnte.

Bei großen Entfernungen hat man keine α-Strahlen mehr und die unabgelenkte Strahlung besteht dann nur noch aus γ-Strahlen.

Versuche bei kleinem Abstand:

d in cm 3,4 5,1 6,0 6,5

Unabgelenkte Strahlen in Proz. 74 56 33 11

Versuche bei großem Abstand, mit einem bedeutend aktiveren Präparat als bei der vorigen Reihe:

d in cm 14 30 53 80 98 124 157

Unabgelenkte Strahlen in Proz. 12 14 17 14 16 14 11

Man sieht, daß von einer gewissen Entfernung an der Anteil der nicht abgelenkten Strahlen in der Strahlung annähernd konstant ist. Diese Strahlen gehören wahrscheinlich alle zu den γ-Strahlen. Die Unregelmäßigkeiten der Zahlen in der zweiten Zeile wollen übrigens nicht viel bedeuten, wenn man bedenkt daß die Totalintensität des Stromes in den beiden äußersten Versuchen im Verhältniß 660 zu 10 stand. Die Messungen konnten bis zu einer Entfernung von 1,57 m von der Strahlungsquelle ausgedehnt werden, und wir wären jetzt im Stande, noch weiter zu gehen.

Bei der folgenden Versuchsreihe war das Radium in einem sehr engen Glasröhrchen eingeschlossen, das unter dem Kondensator und parallel zu den Platten sich befand. Die emittirten Strahlen hatten, ehe sie zu dem Kondensator gelangten, eine gewisse Glas- und Luftschicht zu passiren:

d in cm 2,5 3,3 4,1 5,9 7,5 9,6 11,8 13,9 17,2

Unabgelenkte Strahlen in Proz. 88 33 21 16 14 10 9 9 10

Wie in den früheren Versuchen konvergiren die Zahlen der zweiten Zeile gegen einen konstanten Grenzwert, wenn die Entfernung d wächst, aber die Grenze wird praktisch schon für einen kleineren Abstand erreicht als in den früheren Reihen, weil die α-Strahlen in dem Glase stärker absorbirt werden, als die β- und γ-Strahlen.

Auch folgender Versuch zeigt, daß eine dünne Aluminiumschicht (von 0,01 mm Dicke) hauptsächlich die α-Strahlen absorbirt. Wenn das Präparat 5 cm vom Kondensator entfernt war, so fand man, durch Erregung des Magnetfeldes, daß das Verhältniß der übrigen Strahlen zu den β-Strahlen 71 Proz. betrug. Bedeckt man das Präparat mit dem Aluminiumblatt, so findet man, daß bei derselben Entfernung die durcbgelassene Strahlung fast vollständig vom Magnetfeld abgelenkt wird, weil die α-Strahlen von dem Blatt absorbirt worden sind. Dasselbe Resultat erhält man mit Papier als Absorptionsschirm.

Der größte Teil der Radiumstrahlung besteht aus α-Strahlen, die wahrscheinlich hauptsächlich von der Oberfläche der strahlenden Substanz emittirt werden. Wenn man die Dicke der strahlenden Schicht variirt, so wächst die Stromstärke mit dieser Dicke; die Vermehrung ist aber nicht für die Gesamtheit der Strahlen der Zunahme der Dicke proportional; sie ist für die β-Strahlen viel beträchtlicher als für die α-Strahlen, derart, daß der relative Anteil der β-Strahlen mit wachsender Schichtdicke zunimmt. Wenn die Strahlungsquelle sich 5 cm vom Kondensator entfernt befindet, so findet man für eine Dicke der aktiven Schicht von 0,4 mm, daß die Gesamtstrahlung durch die Zahl 28 gegeben ist und der Anteil der β-Strahlen 29 Proz. beträgt. Macht man die Schicht 2 mm dick, d. h. fünfmal dicker, so erhält man eine Gesamtstrahlung gleich 102 und einen Anteil der β-Strahlen von 45 Proz. Die bei dieser Entfernung beobachtete Gesamtstrahlung ist also auf das 3,6fache und die ablenkbare β-Strahlung auf das 5fache gestiegen.

Die vorstehenden Versuche wurden mittels der elektrischen Methode ausgeführt. Benutzt man die radiographische Methode, so scheinen gewisse Resultate mit dem Vorstehenden in Widerspruch. Bei den Versuchen von Herrn Villard wurde ein der Wirkung des Magnetfeldes ausgesetztes Bündel von Radiumstrahlen auf einem Satze von photographischen Platten aufgefangen. Das unablenkbare und durchdringende γ-Strahlenbündel durchsetzte alle Platten und zeichnete seine Spur auf allen. Das abgelenkte β-Bündel wirkte nur auf die erste Platte ein. Dieses Bündel scheint also keine Strahlen von großem Durchdringungsvermögen zu enthalten.

Im Gegensatz dazu besteht bei unsren Versuchen ein in Luft sich fortpflanzendes Bündel bei den größten der Beobachtung zugänglichen Entfernungen zu ungefähr ⁹ / ₁₀ aus ablenkbaren β-Strahlen, und dasselbe ist der Fall, wenn die Strahlungsquelle in eine kleine zugeschmolzene Glasröhre eingeschlossen ist. Bei den Versuchen Villards wirken diese ablenkbaren und durchdringenden β-Strahlen nicht mehr auf die hinteren Platten ein, weil sie von dem ersten festen Hinderniß, das sie treffen, nach allen Seiten diffundirt werden und dadurch aufhören ein begrenztes Bündel zu bilden. Bei unsren Versuchen wurden die von dem Radium emittirten und das Glas durchsetzenden Strahlen wahrscheinlich auch von dem Glas diffundirt; da aber die Röhre sehr klein war, so wirkte sie selbst als Strahlenquelle für die von ihrer Oberfläche ausgehenden ablenkbaren β-Strahlen und wir konnten dieselben bis zu großen Entfernungen von der Röhre beobachten.

Die Kathodenstrahlen der Entladungsröhren können nur sehr dünne Schirme durchdringen (Aluminiumschirme bis zu 0,01 mm Dicke). Ein Strahlenbündel, das senkrecht auf den Schirm trifft, wird nach allen Seiten zerstreut; aber die Zerstreuung ist um so weniger beträchtlich, je dünner der Schirm, und für sehr dünne Schirme existirt ein austretendes Bündel, das merklich in die Verlängerung des einfallenden Bündels fällt^[79].

Die ablenkbaren β-Strahlen des Radiums verhalten sich ähnlich, doch ist die Veränderung, die das Bündel bei einem Schirm von derselben Dicke erfährt, viel weniger groß. Nach den Versuchen Becquerels werden die stark ablenkbaren β-Strahlen des Radiums (d. h. diejenigen, deren Geschwindigkeit klein ist) von einem Aluminiumschirm von 0,1 mm Dicke stark zerstreut; die durchdringenderen und weniger ablenkbaren Strahlen jedoch (kathodenstrahlartige mit großer Geschwindigkeit) durchdringen denselben Schirm ohne merkliche Zerstreuung und ohne Deformation des Bündels, und zwar unabhängig von der Neigung des Schirmes gegen das Bündel. Die sehr schnellen β-Strahlen durchdringen ohne Zerstreuung eine ziemlich dicke Schicht von Paraffin (einige Centimeter) und man kann in dieser Schicht die Krümmung des Bündels unter der Einwirkung eines Magnetfeldes verfolgen. Je dicker der Schirm ist und je absorbirender seine Substanz, um so mehr wird das ursprüngliche ablenkbare Bündel verändert, weil in dem Maße, wie die Schichtdicke wächst, die Zerstreuung beginnt, sich an immer durchdringenderen Strahlen bemerkbar zu machen.

Die Luft bewirkt eine Zerstreuung der β-Strahlen, die zwar für die stark ablenkbaren Strahlen sehr bemerkbar ist, jedoch viel weniger in Betracht kommt als die von gleichen Dicken fester Körper hervorgerufene. Deshalb breiten sich die β-Stahlen des Radiums in Luft auf große Entfernungen hin aus.