Zusammenhang zwischen Stromdichte und Kathodenfall der Glimmentladung bei Verwendung einer Schutzringkathode und Korrektion der Temperaturerhöhung des Gases

1. Die Kathode der Glimmentladung bestand aus einem flachen Eisenzylinder von 3,0 cm Dicke, 11,3 cm Durchmesser und 2,3 kg Gewicht, der nach dem Schutzringprinzip unterteilt war und eine so große Wärmekapazität hatte, daß er sich während einer Versuchsreihe nur unwesentlich erwärmte. 2. Die mittlere Übertemperatur des Gases wurde berechnet. Aus ihr ergab sich die mittlere freie Weglänge im Fallraum statt des früher benutzten Gasdruckes als maßgebende Variable. 3. Die benutzten Gase (He, Ne, Ar, H2, N2, O2) wurden im Entladungsraum selbst durch eine Glimmentladung mit Alkalikathode (mit Ausnahme von O2) gereinigt. Die Kathode wurde durch langdauernde Kathodenzerstäubung von allen Verunreinigungen und Fremdgasen befreit. 4. Der Kathodenfall wurde durch Nähern von Anode und Kathode bis zum völligen Verschwinden der Anodenglimmhaut (nicht bis zum Spannungsminimum!) ermittelt. 5. Die Messungen ergaben, daß einzig und allein beim Helium die Ähnlichkeitsgesetze l √j=const und d/l=const (l mittlere freie Weglänge, j Stromdichte, d Fallraumdicke) bei konstantem Kathodenfall erfüllt sind. Infolgedessen läßt sich nur bei Helium der Zusammenhang zwischen Kathodenfall, Stromdichte und mittlerer freier Weglänge durch eine einzige Kurve darstellen. Diese Kurve läßt sich nicht durch eine einfache analytische Formel wiedergeben. Bei. allen anderen untersuchten Gasen gelten die Ähnlichkeitsgesetze keineswegs. Vielmehr steigt bei ihnen allen die Stromdichte mit abnehmender Weglänge viel schneller, als es den Ähnlichkeitsgesetzen entspricht. Es finden also bei all diesen Gasen in der Entladung mit der Stromdichte beschleunigt zunehmende Vorgänge statt, die die Entladung erleichtern. 6. Diese Störungen werden sich nur vermeiden und die ungestörten Gesetzmäßigkeiten nur dann ermitteln lassen, wenn mit viel kleineren Stromdichten, d. h. bei viel geringeren Gasdrucken gearbeitet wird, als in dieser Untersuchung. Das bedingt aber Kathoden, die nach Quadratmetern, und Gefäße, die nach Kubikmetern messen.