Fünfter Vortrag

Um anschauliche Experimente über den Durchgang der Elektrizität durch verdünnte, das heißt unter geringem Druck stehende Gase vorzuführen, brauchen wir vor allem eine hinreichend starke Quelle für hochgespannte Elektrizität. Für geringe Ansprüche genügen schon Funkeninduktoren von 1 bis 2mmFunkenlänge. Je größer und leistungsfähiger unser Apparat ist, desto glänzender und vielseitiger können wir unsere Versuche gestalten. Für sehr viele hierher gehörende Experimente ist die Influenzelektrisiermaschine dem Funkeninduktor vorzuziehen, da bei ihr, wenn man keine Kondensatoren einschaltet, die Lichterscheinungen ruhiger sind. Sie hat freilich den Nachteil, daß wir zu ihrer Bedienung eine zweite Person brauchen, und ferner, daß sie bei feuchtem Wetter nie sicher arbeitet.

Da sich für die Verwendung von Leidener Flaschen beim Gebrauch der Influenzmaschine für die einzelnen Fälle keine genauen Angaben machen lassen, so sei hier ein für allemal gesagt, daß man sämtliche Experimente mit verschiedenen Kapazitäten anstellen soll; es ist auch hier der im Anhang beschriebene variable Kondensator recht brauchbar; es ist dann leicht zu erkennen, in welchem Falle man die bessere Wirkung erzielt. Der Kondensator verstärkt meist die Wirkung, die Lichterscheinungen werden aber unruhig und zuckend.

Rudi bediente sich seiner selbstgefertigten Influenzmaschine (Seite 19 u. f.), die wir noch vom ersten Vortrage her kennen. Er hatte ja eine unermüdliche Assistentin, seine Schwester Käthe, die ihm bei allen Versuchen die Maschine drehte. Außerdem hatte er sich eine Trockenvorrichtung hergestellt, so daß er auch von dem Feuchtigkeitsgrade der Luft nur noch wenig abhängig war.

Der Trockenapparat.

Diese Trockenvorrichtung bestand aus einem Eisenblech, das etwa 30cmlänger und breiter war als das Grundbrett der Maschine und an dessen vier Ecken je eine lange Eisenstange eingenietet war, so daß das Eisenblech auf den vier Füßen hoch genug stand, um die Influenzmaschine unter sich aufzunehmen. Rechts und links von der Maschine stellte Rudi dann zwei Argandbrenner[6]mit Asbestzylinder so auf, daß der obere Zylinderrand sich etwa 6cmunter dem Eisenblech befand. Etwa zehn Minuten vor Gebrauch der Maschine zündete er die Lampen an; solange er die Maschine benützte, stellte er sie aber beiseite und ließ nur noch das heiße Eisenblech über ihr (Abb. 178).

Abb 178. Trockenapparat für die Influenzmaschine.

Da an dem Tag des Vortrages die Luft außerordentlich trocken war, hielt es Rudi für überflüssig, den Trockenapparat zu verwenden. Er probierte kurz vor dem Vortrag alle wichtigen Experimente noch einmal durch, und sie gelangen mit seltener Leichtigkeit. Aber während des Vortrages wurde die Wirkung der Maschine immer schlechter, und er mußte schließlich entgegen seinem ursprünglichen Vorhaben den Funkeninduktor verwenden.

Es war Rudi bald klar, daß diese Störung nur daher kommen konnte, daß durch die Anwesenheit der vielen Personen die Luft im Zimmer ständig feuchter wurde. Er ließ deshalb bei dem nächsten Vortrage seine Hörer sich in einemanderen Zimmer versammeln und erst kurz vor Beginn in den Vortragsraum eintreten. Ferner hatte er die Maschine, bis er sie zum ersten Male gebrauchte, im angrenzenden Zimmer unter dem Trockenapparate stehen. Erst zum Beginn der ersten Experimente brachte Käthe die Maschine samt dem heißen Blechdach, aber ohne die Lampen, herein.

Abb. 179. Schnitt durch die Vakuumpumpe.

Die Vakuumpumpe.

Um zu zeigen, wie sich der Ausgleich der Elektrizitäten einer Influenzelektrisiermaschine in einem abgeschlossenen Raum bei zunehmender Verringerung des Luftdruckes verändert, bedürfen wir einer Luftpumpe, einer sogenannten Vakuumpumpe, die man sich in einfacher Form ziemlich leicht selbst herstellen kann.

Abb. 179zeigt den Schnitt durch eine solche Pumpe, die an jedem Tische befestigt werden kann, und für die wichtigsten Versuche ausreicht. (In der Abbildung ist der Zylinder der Pumpe im Verhältnis zum Teller größer gezeichnet, damit die einzelnen Teile deutlicher sichtbar sind.)

Den Tellerasägen wir aus einem 1 bis 2cmdicken Brette von Hartholz; er soll einen Durchmesser von 20 bis 25cmbekommen und muß vollkommen eben und in der Mitte mit einer Bohrung versehen sein. Um einem Verziehen des Holzes vorzubeugen, bestreichen wir ihn mit geschmolzenem Paraffin, das wir ziemlich reichlich auftragen und dann mit einem recht heißen Plätteisen nochmals überfahren, damit es gut in alle Poren des Holzes eindringt.

Solange das Brett noch warm ist, wird auf die Oberseite eine 2 bis 3mmdicke Schicht unseres bekannten Kolophonium-, Wachs- oder Leinölkittes, der ziemlichhartsein soll (Seite 66), aufgetragen. Darauf wird eine runde, ebenfalls mit einem Loch versehene angewärmte Glasplatte (c) (womöglich Spiegelglas) vorsichtig aufgepreßt (über das Durchbohren von Glas sieheSeite 12 und 13).

Nach dem Erkalten muß die Glasplatte eben, bei Spiegelglas nur leicht matt abgeschliffen werden. Wir befreien eine unbrauchbare photographische Platte in der Größe von 9 × 12cmvon ihrer Gelatineschicht und kitten mit Kolophonium-Wachskitt ein etwa 5 × 8cmgroßes und 2cmdickes Holzklötzchen auf. Jetzt beschaffen wir uns die drei feinsten Nummern Schmirgelpapier, überschwemmen die ganze Glasplatte mit Wasser, streuen reichlich von dem wenigst feinen Schmirgel darauf und schleifen mit der Glasplatte die Platte des Tellers eben, wobei wir den an der Glasplatte befestigten Holzklotz als Griff benutzen. Beide Glasplatten werden matt, aber zuerst nur an einzelnen, an den erhabenen Punkten. Um sich von Zeit zu Zeit von dem Fortgang der Arbeit zu überzeugen, spült man den Glasteller mit Wasser ab und reibt ihn dann mit einem Tuche trocken. Die geebneten Stellen sind dann, da sie matt sind, leicht von den noch unebenen zu unterscheiden. Ist die ganze Platte gleichmäßig matt, was nach etwa einer halben Stunde tüchtigen Schleifens erreicht sein dürfte, dann schleifen wir während der Hälfte der bis jetzt aufgewendeten Zeit mit dem feineren, ebensolange mit dem feinsten Schmirgelpulver und schließlich ohne solches — nur mit Wasser — nach.

Jetzt besorgen wir uns ein rechtwinkelig gebogenes Gasleitungsrohrd; beide Enden werden mit Gewinden versehen. Das Rohr muß sich gerade durch das Loch vonahindurchschieben lassen. An dem kürzeren Schenkel wird der Ringeangelötet, auf welchemaaufliegt. Dann wird ein das Rohr eng umschließender Gummiringfaufgelegt und mit der Schraubenmutterggegencgepreßt. Die Schraubenmutter wird schließlich andangelötet.

Die Verbindungsstelle zwischen Rohr und Teller wird mit der Zeit leicht undicht; man kann deshalb gleich von vornherein alle in Frage kommenden Fugen mit Schellackkitt (Seite 5), auch Siegellack oder Emaillack überziehen, hauptsächlich auf der Seite, von welcher der Luftdruck wirkt, also auf der Außenseite.

Der zweite wichtige Bestandteil unseres Apparates ist der sogenannteZweiwegehahn. Er ist in derAbb. 179im Querschnitte gezeichnet. Wir stellen ihn aus einemeinfachen Gashahn (Abb. 180) her, den wir am besten neu kaufen. Ein solcher Hahn besteht aus einem kugelförmigen Mittelstück und zwei mit Gewinden versehenen Rohransätzen. In dem Mittelstück kann ein konischer Bolzen, der quer durchbohrt ist, gedreht werden. Steht diese Bohrung senkrecht zur Achse der Rohransätze, so ist der Hahn geschlossen, wird dieser um 90° gedreht, so ist er geöffnet. An den meisten Gashähnen sind in den Bolzen kleine Stifte, die eine Drehung von mehr als 90° verhindern; diese müssen entfernt werden, so daß man den Bolzen vollständig umdrehen kann. Jetzt wird letzterer so gestellt, daß der Hahn geöffnet ist; dann bohren wir durch das Mittelstück und durch die Hälfte des Bolzens ein Loch, wie dies aus den Abbildungen deutlich zu sehen ist (hinAbb. 179).

Abb. 180. Der in einen Zweiwegehahn veränderte Gashahn.

Der dritte Bestandteil ist die Pumpe. Wir kaufen uns ein 2 bis 3cmweites, etwa 30cmlanges starkwandiges Messingrohr (i). In dem einen Ende dieses Rohres wird der Ringkeingelötet, der mit einem Muttergewinde versehen ist. In letzteres wird der Hahnheingeschraubt und ebenfalls verlötet.

Wir kommen nun zur Herstellung des Kolbens. Eine 2 bis 3mmstarke Messing- oder Eisenscheibel, die gerade in das Rohr hineinpaßt, erhält in der Mitte eine Bohrung (ohne Gewinde), durch die man das mit einem Gewinde versehene Ende der Eisenstangemhindurchschieben kann. An dieser Stange ist das Messingscheibchenpangelötet, dessen Halbmesser um etwa 2mmkleiner ist als der vonl. Dann schneiden wir uns von alten Glacéhandschuhen drei bis vier runde Scheibchen, die in der Mitte mit einem Loch versehen sind, und deren Halbmesser etwa um 5mmgrößer ist als der vonlund legen sie einige Zeit in reines Maschinenöl. Wenn sie vollständig durchtränkt sind, bringen wir sie auf das Messingscheibchenp, wie aus derAbb. 179zu erkennen ist (o); darauf wirdlmit der aufmaufgeschraubten Mutternfest gegenpangepreßt. Das Blechscheibchenqdient zur Führung der Stangem.

Das Kolbenende der Stangemsoll so lang sein, daß es durch den Ansatz des Hahnes bis auf den Stöpsel hindurchgeht; es soll auch möglichst genau in jene Öffnung hineinpassen, damit der sogenannte schädliche Raumsmöglichst klein wird. Aus dem gleichen Grunde müssen wir auch noch die leeren Kanten beirmit Wachs oder Paraffin ausfüllen.

Wir nehmen zu diesem Zweck den Stöpsel aus dem Hahne heraus und machen letzteren etwas warm, dann schieben wir den Kolben so weit in den Zylinder hinein, daß die Öffnungsgerade noch frei bleibt. Jetzt stellen wir die Pumpe so auf, daß der Hahn oben ist, gießen durch letzteren möglichst heißes Paraffin in den Zylinder und drücken dann den Kolben so weit als möglich hinein, wobei natürlich wieder etwas Paraffin herausgetrieben wird. Nach dem Erkalten wird das Loch für den Stöpsel und der äußere Rohransatz vom Paraffin gereinigt. Letzterer wird nun, wie ausAbb. 179zu erkennen ist, mit dem Rohredverbunden.

Wir können uns auch noch eine Glasglocke, den Rezipienten, selbst herstellen. Wir beschaffen uns eine starkwandige, möglichst weite Flasche aus weißem Glas, deren Boden wir möglichst glatt entfernen müssen. Wir umkleben sie deshalb da, wo sie gesprengt werden soll, mit zwei mehrmals herumgewundenen Papierstreifen, die einen nur 2 bis 3mmbreiten Raum zwischen sich frei lassen. In dieser Rinne legen wir eine gut gezwirnte, möglichst harte Schnur einmal um die Flasche, befestigen an dem einen Schnurende ein 1 bis 2kgschweres Gewicht und an dem anderen einen runden Holzstab. Die Flasche lassen wir von einer zweiten Person halten und ziehen nun, die Schnur an dem Holzgriff fassend, das Gewicht auf, lassen es sinken, ziehen es wieder auf u. s. f., bis infolge der Reibung die Hitze so groß wird, daß die Schnur durchbrennt und das Gewicht zu Boden fällt. Jetzt wird dasBodenende der Flasche so rasch als möglich in kaltes Wasser getaucht. Entlang der von der Schnur berührt gewesenen Stelle springt der Boden ab. Ein anderes Verfahren besteht darin, daß man zuerst die Flasche unter ständigem Drehen über einer Flamme auf etwa 250° erhitzt und dann da, wo der Sprung entstehen soll, einen mit Salzwasser benetzten Bindfaden herumschlingt.

Der dadurch entstandene Rand der Flasche ist jetzt noch eben zu schleifen; diese Arbeit nehmen wir auf einer möglichst ebenen Sandsteinplatte mit Wasser und Schmirgel vor.

Abb. 181. Der Rezipient als Entladungsröhre.

Um elektrische Ausgleiche in dem Rezipienten vornehmen zu können, führen wir durch einen durchbohrten Gummistöpsel eine Messingstange ein, die die eine Elektrode bildet; als die andere Elektrode dient uns das durch den Teller führende Metallrohr. Der untere eben geschliffene Rand der Glasglocke wird zur besseren Abdichtung mit Talg eingerieben. Die ganze Anordnung geht ausAbb. 181hervor:aist die Glocke,bder Teller,cdas Rohr, das zur Pumpe führt,dder Gummistopfen, in dem die Messingstangeesteckt. Ein aus Draht gebogener und mit einer Kugel versehener Dreifußfbildet auf das Rohrende gesetzt die zweite Elektrode.

Wer sich selbst Geißlersche Röhren herstellen will, der muß im Glasblasen einige Übung besitzen. Einfache Röhren sind nicht schwer herzustellen. Wir schmelzen in das eine Ende eines 0,5 bis 1cmweiten Glasrohres — die Länge richtet sich nach der Leistungsfähigkeit unserer Apparate — einen Platindraht ein; nahe diesem Ende setzen wir ein etwas dünneres Röhrchen nach der Seite an und schmelzen dann auch in das andere Ende einen Platindraht ein. Wie diese Röhre mit dem Rezipienten zu verbinden ist, gehtausAbb. 182hervor. In den Schlauchaist, damit er nicht von dem äußeren Luftdruck zusammengequetscht werde, eine eng gewundene Drahtspirale zu stecken.

Während des Auspumpens der Röhre läßt man den elektrischen Strom hindurchgehen; ist dann die Lichterscheinung so, wie man sie wünscht — man kann sie natürlich nur im verdunkelten Zimmer gut sehen —, so pumpt man noch etwas weiter und schmilzt dann die Röhre ab.

Abb. 182. Verbindung der Geißlerröhre mit dem Rezipienten zum Auspumpen.

Um die Verdünnungen in Röhren noch weiter treiben zu können, müssen wir die Geißlersche Röhre samt dem Schlaucha(Abb. 182) und der Glasröhre, die durch den Gummistöpsel geht, mit Quecksilber anfüllen. Nachdem wir uns überzeugt haben, daß nirgendmehr Luftblasen haften, stecken wir den Gummistöpsel auf den Rezipienten und pumpen denselben aus, bis alles Quecksilber aus der Röhre zurückgesunken ist, aber nicht weiter, als bis zu der inAbb. 182mitbbezeichneten Stelle, da in dem Schlauchameistens Luftbläschen haften bleiben. In der Mitte zwischenbund der Ansatzstelle wird das Röhrchen dann abgeschmolzen.

Wie weit wir mit diesen Apparaten die Verdünnung in einer Röhre bringen können, hängt natürlich von ihrer Ausführung und Handhabung ab. Die für gewöhnliche Geißlersche Röhren nötige Verdünnung ist leicht zu erreichen; viel schwieriger ist es schon, Röhren für Kathodenstrahlen herzustellen. In Röntgenröhren schließlich ist die Verdünnung der Luft so stark, daß wir den Versuch, uns solche selbst herzustellen, von vornherein aufgeben müssen. —

Abb. 183. Einfache Röhre auf dem Rezipienten.

Abb. 184. Geißlersche Röhren, ungefüllt.

Experimente mit der Luftpumpe.

Wir setzen auf den Rezipienten, wie ausAbb. 183hervorgeht, eine einfache Röhre mit eingeschmolzenen Platinelektroden, deren Abstand größer als die Schlagweiteunseres Funkeninduktors oder unserer Influenzmaschine sein muß, und verbinden sie mit der Stromquelle. Wir wählen Platin, weil es zum Einschmelzen in Glas das geeignetste Metall ist, da es fast denselben Ausdehnungskoeffizienten hat wie Glas. Für einfachere Instrumente, wie das oben erwähnte, genügt auch Aluminiumdraht, der den Vorteil hat, wesentlich billiger zu sein; wenn wir dann die Einschmelzstelle, solange sie noch warm ist, mit gutem roten Siegellack überziehen, so hält sie sicher dicht. Im verdunkelten Raum sieht man dann an den Elektroden nur sehr schwachesGlimmlicht. Fängt man dann an, die Pumpe in Tätigkeit zu setzen, so wird der Lichtbüschel an der Kathode (negative Elektrode) heller, größer und schärfer abgegrenzt, und an der Anode (positive Elektrode) zeigt sich ein kleines helles Lichtpünktchen. Pumpt man weiter, so beginnt schließlich der ganze Raum zwischen den Elektroden schwach zu leuchten: ein violettes Lichtband zieht sich durch die Röhre, ohne aber ihre Breite ganz zu erfüllen. Bei weiterer Verdünnung wird der violette Streifen breiter, und man kann sehen, daß das Licht nicht einheitlich, sondern geschichtet ist; die Röhre scheint erfüllt von einzelnen hellen Scheibchen mit dunkeln Zwischenräumen. Dieses geschichtete Lichtband beginnt unmittelbar an der Anode, geht abernicht ganz bis zur Kathode hin; hier bleibt ein dunkler Raum, der bei noch weiter gesteigerter Verdünnung immer größer wird. Das positive Licht wird immer kürzer und seine Schichtung immer undeutlicher.

Abb. 185. Geißlersche Röhren. Zu füllen mit fluoreszierenden Flüssigkeiten.Abb. 186. Hittorfsche (Crookessche) Röhre.

Abb. 185. Geißlersche Röhren. Zu füllen mit fluoreszierenden Flüssigkeiten.

Abb. 186. Hittorfsche (Crookessche) Röhre.

Hier hörte die Leistungsfähigkeit der Pumpe, die sich Rudi selbst gefertigt hatte, auf. Er hatte sich deshalb zur Demonstration der Kathodenstrahlen eine sogenannte Crookessche Röhre (Abb. 186) gekauft. Auch Geißlersche Röhren in verschiedenen Stufen der Evakuation und in sehr mannigfaltigen Formen kommen in den Handel (Abb. 184undAbb. 185).

Die Kathodenstrahlen.

Wird die Verdünnung in der Röhre noch weiter getrieben, so verschwindet das positive Licht schließlich ganz, aber eine andere merkwürdige Erscheinung tritt dafür ein. Es gehen nämlich von der Kathode Strahlen aus, die man nicht sehen, sondern nur daran erkennen kann, daß sie die Glaswand der Röhre da, wo sie sie treffen, zum Fluoreszieren bringen. Bei unserer Röhre, in welche Drähte eingeschmolzen sind, wird das Glas um die Anode herum grün leuchten. Besteht die Kathode aus einem runden Blechscheibchen, so wird die dem Scheibchen gegenüberliegende Stelle zum Fluoreszieren gebracht. Ist zwischen die negative Elektrode und die gegenüberliegende Glaswand ein Gegenstand aus Metall gebracht, z. B. ein Kreuzbwie inAbb. 187, so zeichnet dieser einen deutlichen Schlagschattendauf das Glas. Alle diese Erscheinungen weisen darauf hin, daß die Kathodenstrahlen sich senkrecht zu der Fläche des Punktes fortpflanzen, von dem sie ausgehen.Dabei ist es ganz einerlei, an welcher Stelle sich die Anode befindet.

Abb. 187. Crookessche Röhre.

Eine weitere eigentümliche Eigenschaft dieser Strahlen ist die, daß sie alle nicht metallischen Körper, die sie treffen, zur Phosphoreszenz bringen. Man hat Röhren hergestellt,in denen verschiedene Mineralien den Kathodenstrahlen ausgesetzt werden können; die Stoffe leuchten dann je nach ihrer Natur in verschiedenen Farben auf.

Ferner kann man bemerken, daß das Glas einer Crookesschen Röhre, da, wo es von den Kathodenstrahlen getroffen wird, also an der grün fluoreszierenden Stelle, sich mit der Zeit stark erhitzt. Diese Erwärmung kann so weit gehen, daß das Glas weich wird und dem äußeren Luftdruck nachgibt. Von diesen Strahlen getroffene Metallteile können bis zur Weißglut, ja bis zum Schmelzen gebracht werden.

Crookes entdeckte auch, daß die Kathodenstrahlen mechanische Wirkungen ausüben können. Um das nachzuweisen, hat man in der Röhre ein leichtes Flügelrädchen so angebracht, daß die obere Hälfte desselben sich gerade zwischen den Elektroden befand. Wurde ein Strom durchgeleitet, so drehte sich das Rädchen so, als ob von der Kathode ein Wind ausginge, der, die oberen Flügelchen treffend, es zur Rotation brachte.

Bringen wir einen Magneten in die Nähe der Röhre, so sehen wir, daß er die Kathodenstrahlen ablenkt. Wir können mit ihm den grünen Fluoreszenzfleck von seiner ursprünglichen Stelle wegziehen; er folgt genau den Bewegungen des Magneten. Rudi machte diesen Versuch und verwendete dazu einen starken Elektromagneten, den er mit dem Akkumulatorenstrom erregte.

Alle diese merkwürdigen Erscheinungen spielen sich ausschließlich in der Röhre ab. Keine Spur von diesen geheimnisvollen Strahlen scheint die Glaswand durchdringen zu können. Über die eigentliche Natur dieser Strahlen, überhaupt über diese Entladungsvorgänge weiß man noch so gut wie gar nichts.

Nur das eine steht ziemlich sicher fest, daß die Kathodenstrahlen aus sehr kleinen Stoffteilen bestehen, die sich mit einer enormen Geschwindigkeit durch den fast leeren Raum der Röhre bewegen. Mit dieser Annahme lassen sich leicht für die oben erwähnten Eigenschaften der Kathodenstrahlen Erklärungen geben, deren nähere Behandlung aber hier zu weit führen würde.

Es sind verschiedene Versuche gemacht worden, dieKathodenstrahlen aus der Röhre herauszuführen in die normale Atmosphäre, aber man ist bis jetzt nicht weiter damit gekommen, als daß man eben nachweisen konnte, daß die Strahlen auch außerhalb der Röhre bestehen können.

Die Röntgenstrahlen.

Lange boten die Kathodenstrahlen nur theoretisches Interesse, bis Professor Röntgen im Jahre 1895 in Würzburg die Entdeckung machte, daß von der von den Strahlen getroffenen Stelle der Crookesschen Röhre andere Strahlen ausgehen, die sich wesentlich von den Kathodenstrahlen unterscheiden. Röntgen selbst nannte sieX-Strahlen, während sie sonst nach ihrem EntdeckerRöntgenstrahlengenannt werden.

Diese geheimnisvollen Strahlen sind selbst unsichtbar und geben sich nur durch verschiedene Wirkungen zu erkennen: Photographische Platten, von ihnen getroffen, werden geschwärzt. Dabei hat sich auch gezeigt, daß eine Papierverpackung oder eine Holzkassette der empfindlichen Bromsilbergelatine keinen Schutz gegen diese Strahlen bietet; sie gehen durch Holz und Papier fast ungeschwächt hindurch; nur dickere Metallschichten können sie nicht durchdringen. Im allgemeinen kann man annehmen, daß je dichter ein Körper ist, er sich desto undurchlässiger für Röntgenstrahlen zeigt. Diese Eigentümlichkeit ist besonders wichtig, und wir kommen später noch einmal darauf zurück.

Eine zweite für die Praxis sehr wertvolle Eigenschaft der Röntgenstrahlen ist ihre Fähigkeit, Fluoreszenz zu erregen. So leuchtet z. B.Baryumplatincyanür, wenn es von den Röntgenstrahlen getroffen wird, hell auf.

Wir haben schon oben gesehen, daß dieX-Strahlen da entstehen, wo die Kathodenstrahlen auf die Rohrwand auftreffen. Man hat nun durch Versuche gefunden, daß die Röntgenstrahlen überhaupt überall da entstehen, wo Kathodenstrahlen auf einen Gegenstand auftreffen.

Da es, wie wir späterhin noch sehen werden, für photographische Aufnahmen mit Röntgenstrahlen nicht vorteilhaft ist, wenn die die Strahlen aussendende Fläche groß ist, so hat man die Röhren so konstruiert, daß die Kathodenstrahlen im Innern der Röhre auf ein Platinblech auftreffen.Von diesem Platinbleche gehen sie dann wie voneinemPunkt kegelförmig aus.

Abb. 188. Röntgenröhren.

Abb. 188zeigt eine der gangbarsten Formen der Röntgenröhren. In der Mitte des kugeligen Teiles der Röhre befindet sich das Platinblech, das, von den Kathodenstrahlen getroffen, die Röntgenstrahlen aussendet und alsAntikathodebezeichnet wird. Diesem gegenüber (rechts) steht die Kathode, und in dem dritten Ansatz ist die Anode, die durch einen Draht mit der Antikathode verbunden ist.

Nach diesen theoretischen Ausführungen ging Rudi dazu über, eine größere Anzahl von Experimenten mit der Röntgenröhre vorzuführen. Er bediente sich dabei des Funkeninduktors, da dieser besonders für diese Versuche geeigneter ist. Für solche, die keinen größeren Induktor, aber eine gute Influenzmaschine besitzen, sei gesagt, daß für photographische Aufnahmen die MaschinemitLeidener Flaschen verwendet werden kann. Will man dagegen ein Schattenbild auf dem Fluoreszenzschirm erzeugen, so kann man die Kondensatoren nicht gebrauchen, da das Bild dann derartig flimmert, daß die Augen schmerzen. Die besten Bilder erzielt man, wenn man vor jeder Elektrode der Röhre eine Funkenstrecke einschaltet, deren günstigste Größe man durch Probieren herausfinden muß.Abb. 189zeigt eine durch Funkenstrecken mit der Influenzelektrisiermaschine verbundene Röntgenröhre. Die viereckigen Rähmchen,zwischen denen sich die Kugeln befinden, müssen natürlich aus einem isolierenden Material, etwa aus Hartgummi bestehen.

Rudi hatte versucht, sich den Fluoreszenzschirm selbst herzustellen, indem er Kreide, Kochsalz und wolframsaures Natron zu gleichen Teilen innig mengte und die Mischung dann in einem Tontiegel drei Stunden lang mit einem Knallgasgebläse durchglühte. Die beim Erkalten zusammengesinterte Masse pulverte er, mengte sie mit einem Bindemittel (Gelatine) und strich sie auf einen Karton.

Obwohl Rudi genau nach Vorschrift verfahren war, war seine Mühe hier von keinem guten Erfolg gekrönt, so daß er sich gezwungen sah, doch noch einen fertigen Fluoreszenzschirm zu kaufen.

Abb. 189. Influenzmaschine und Röntgenröhre nach Bonetti.

Bevor Rudi die Durchleuchtung auf dem Fluoreszenzschirm zeigte, machte er einphotographischesDurchleuchtungsbild der Hand seiner Schwester. Er hatte zu diesem Zweck eine photographische Platte von der Größe 13 × 18cmin ein lichtdichtes schwarzes Papier so eingehüllt, daß die Schichtseite der Platte nur voneinerPapierlage bedeckt war. Die Röhre befestigte er an einem Gestell derart, daß der von der Antikathode ausgehendeStrahlenkegel senkrecht nach unten wirkte. Dann legte er die eingewickelte Platte mit der Schichtseite nach oben unter die Röhre in einem Abstand von etwa 30cmauf den Tisch. Auf die Platte legte dann Käthe ihre ausgestreckte Hand, und Rudi schaltete den Strom ein. Nach kurzer Zeit — je nach der Größe der Röhre beträgt die Dauer etwa drei bis sechs Minuten — stellte er die Bestrahlung ab.

Abb. 190. Hand, von Röntgenstrahlen durchleuchtet.

Während nun Rudi noch einige erklärende Worte sprach, zündete Käthe eine Lampe mit rotem Zylinder an und löschte alle übrigen Lichter aus — näheres über die Raumverdunkelung siehe unten. Alle nötigen Utensilien zum Entwickeln waren schon gerichtet. In wenigen Minuten, in denen Rudi auch noch das Wesentlichste über die photographische Platte und ihre Eigenschaften sagte, hatte die eifrige Assistentin das Bild fertiggestellt, und während er das äußerlich anhaftende Fixiernatron mit Wasser abspülte, machte seine Schwester wieder Licht und reichte dann die Platte herum. Man sah ganz deutlich die einzelnen Knochen der Hand,da an den unter diesen gelegenen Stellen die Bromsilbergelatine nicht geschwärzt, also fast ganz durchsichtig war. Auch die Konturen der Fleischteile waren deutlich zu erkennen, und besonders schön konnte man den Fingerring sehen.

Die Kopie, das heißt das Positiv einer solchen Aufnahme gibt dasBild auf Seite 224wieder.

Man kann die photographische Platte auch so verpacken, daß man sie in der Verpackung, also bei hellem Licht, entwickelt und fixiert. Man verfährt dabei folgendermaßen: Aus starkem, englischem, dunkelrotem Fließkarton stellt man sich drei flache vierseitige Tüten her, die je auf einer Seite offen und so groß sind, daß in die erste eine Platte 13 × 18cmeingeschoben werden kann, die zweite Tüte muß sich wiederum über die erste und die dritte schließlich über die zweite stülpen lassen. Hat man beim Einlegen der Platte die Öffnung der Tüte links, so muß die der zweiten rechts und die der dritten wieder links sein. Die Platte wird natürlich in der Dunkelkammer in die Papierhüllen gebracht und dann in eine lichtdichte Schachtel gelegt, der man sie erst kurz vor Gebrauch entnimmt. Nach der Exposition wird sie samt ihren Papierhüllen erst 1 bis 2 Minuten in Wasser gelegt, wobei man durch Streichen und leichtes Drücken die Luft aus den Hüllen zu entfernen sucht. Dann wird die äußerste der drei Hüllen unter Wasser entfernt und die jetzt nur noch von zwei Hüllen umschlossene Platte in einen ziemlich starken Entwickler mit ein wenig Bromkalium gelegt. Nach etwa 5 bis 10 Minuten (je nach Expositionsdauer, Platten- und Entwicklersorte) ist die Entwicklung beendet; dann kommt die Platte, immer noch eingehüllt, 5 Minuten in Wasser und darauf 15 bis 20 Minuten infrisches, starkes Fixierbad. Nunmehr kann sie ihren Hüllen entnommen und bei Tageslicht betrachtet werden.

Zum Schlusse wollte Rudi noch jedem einzelnen seiner Hörer ein Durchleuchtungsbild auf dem Fluoreszenzschirm zeigen. Er stellte deshalb die Röhre so am vorderen Rande des Experimentiertisches auf, daß die Strahlen schief nach oben und vorne fielen. Darauf zeigte er, bevor er den Raum verdunkeln ließ, wie der zu durchleuchtende Gegenstand und der Fluoreszenzschirm zu halten sind, und erklärtedabei die Wirkungsweise des letzteren etwa folgendermaßen: Wie wir vorhin schon gehört haben, ist Baryumplatincyanür ein Stoff, der in hohem Grade die Eigenschaft besitzt, von Röntgenstrahlen zur Fluoreszenz gebracht zu werden, das heißt er leuchtet an den bestrahlten Stellen, je nach der Stärke der Bestrahlung mehr oder weniger hell auf. Dieser Stoff wird auf einem schwarzen Karton gleichmäßig verteilt. Bringt man zwischen die Röntgenröhre und den Schirm, dessen fluoreszierende Seite natürlich von der Röhre ab-, dem Auge zugewandt sein muß, einen Gegenstand, z. B. einen Geldbeutel, oder ein Reißzeug, eine Hand, einen Arm, einen Regenschirm, so wird man jeweils von den dichtesten Teilen, im Beutel also von den Geldstücken, in der Hand von den Knochen usw., die schwarzen Silhouetten sich deutlich von der helleren Umgebung abheben sehen.

Endlich wies Rudi noch auf den für einfache Verhältnisse ziemlich hohen Preis der Röntgenröhren und der Fluoreszenzschirme hin und bat seine Hörer, in dem dunklen Zimmer nicht zu drängen.

Daß diese Bitte nicht unbegründet war, bewies ein kleiner Unfall, der trotz der Mahnung eintrat.

Die meisten Anwesenden hatten schon das Geld in ihrem Beutel, ohne ihn zu öffnen, gezählt, oder ihr Handskelett oft nicht ohne ein heimliches Grausen bewundert, als eben eine Freundin Käthes, die von den Apparaten zurücktrat, dabei an eine hinter ihr stehende Person stieß, ausglitt und mit der unwillkürlich nach einem Halt ausgestreckten Hand gerade die eine Elektrode des Funkeninduktors ergriff. Mehr erschrocken als vor Schmerz fuhr sie, nach Mädchenart laut aufschreiend, zurück und fiel zu Boden; dabei riß sie die Röntgenröhre samt ihrem Träger mit. Weiteres Unheil wurde durch die geistesgegenwärtige und gewandte Handlungsweise Käthes verhindert, die trotz der völligen Finsternis sofort an dem unten beschriebenen Beleuchtungsmechanismus war und Licht machte. Jetzt war die Ordnung gleich wiederhergestellt. Niemand hatte Schaden gelitten, auch die Röhre nicht, da sie an den Drähten hängen geblieben und deshalb nicht zu Boden gestürzt war.

Um nun bei den Personen, die noch nicht an der Reihewaren, einen ähnlichen Fall zu verhindern, stellte Rudi einen kleinen Tisch so vor den Experimentiertisch, daß jeweils nureinePerson an die Apparate herantreten konnte. —

Ich will nun noch anführen, was für einen Beleuchtungsmechanismus Rudi für diesen Vortrag konstruiert hatte. Der Raum mußte nämlich, um die zarten Lichter in den Geißlerschen Röhren möglichst sichtbar zu machen, öfters verdunkelt werden. Da Rudi kein elektrisches Licht zur Verfügung hatte, mußte er das Gaslicht so einrichten, daß er es ohne Umstände öffnen und schließen konnte.

In der Mitte des Zimmers hing ein Kronleuchter mit einem mittleren und vier äußeren Brennern. Den mittleren benutzte er nicht. Es handelte sich also darum, ohne zwischen die unter den Lampen sitzenden Leute treten zu müssen, das Licht anzünden und löschen zu können. Zur Entzündung des Gases verwendete Rudi die bekannten „Selbstzünder“. Sie haben für Auerbrenner die Form von Staubhütchen und bergen in sich Platinschwamm, an dem sich das Gas entzündet.Um einem Versagen dieser Selbstzünder vorzubeugen, hatte er sie vorher über einem Bunsenbrenner vorgeglüht.

Um die vier Gashähne von der Wand aus hinter seinem Tisch öffnen und schließen zu können, befestigte er an jedem einen Hebel aus dickem Draht mit einem kleinen Bleigewicht derart, daß das Gewicht den Hahn zuzog. Ferner befestigte er an jedem Hebel einen Bindfaden, den er durch einen nahe der Decke an der Gasleitung befestigten Porzellanring zog. Die vier Fadenenden verband er mit einer Schnur, die er an der Decke entlangführte, bis an die Wand, wo er sie wieder durch einen Porzellanring steckte und dann gerade herunterhängen ließ. Hing die Schnur lose, so war kein Licht; wurde sie angezogen, so öffneten sich die Hähne, und es wurde hell. Die Schnur konnte mit einer Öse in einen Nagel an der Wand eingehängt werden.

Um bei den Versuchen mit Röntgenstrahlen nicht immer die Nacht abwarten, oder ein Zimmer verdunkeln zu müssen, kann man sich um den fluoreszierenden Karton herum einen Schirm legen, der die leuchtende Fläche und die Augen vor Tageslicht schützt.Abb. 191zeigt diesen Apparat im Schnitt.aist der Fluoreszenzschirm, der in die Nutebdes Rahmensceingeschoben werden kann. An diesem Rahmen ist ein Tuchsackdaus schwarzem, möglichst dichtem Tuch angeleimt. Der Sack wird nach oben etwas enger und ist an dem Rahmenebefestigt. An letzterem sind zwei bogenförmig ausgeschnittene Kartonstücke angebracht;f₁(ausgezogen) soll sich der Wölbung der Stirne über den Augen anschließen;f₂(punktiert) hat einen Ausschnitt für die Nase. Um den Lichtabschluß möglichst vollkommen zu machen, sind diese Kartonstücke mit langhaarigem Samt überzogen.gist ein Handgriff, undhsind zwei Strebehölzer, die die beiden Holzrahmen auseinanderhalten; sie sind abnehmbar, so daß man den ganzen Apparat auch zusammenlegen kann.

Abb. 191. Schnitt durch den Lichtschutzschirm.

Zum Gebrauche wird der Baryumplatincyanürschirm (a) mit der fluoreszierenden Seite nach innen in den Rahmen eingeschoben. Dann läßt man die Röntgenstrahlen von vorne oder von unten auf die Rückseite des Schirmes, vor die man z. B. seine Hand hält, auffallen und nicht durch die obere Öffnung in den Apparat hinein.

Zum Schlusse sprach Rudi noch einige Worte über die Verwendung der Röntgenstrahlen in der Medizin. Er sagte: Die erste Verwendung der Röntgenstrahlen in der Medizin lag sehr nahe; mit ihnen war den Chirurgen ein Mittel an die Hand gegeben, vor operativen Eingriffen sich von der Lage eines Fremdkörpers oder der Natur einer Fraktur zu überzeugen. Ferner können Veränderungen im Knochengewebe, wie solche z. B. bei Tuberkulose vorkommen, auf Radiogrammen, das sind Photographien mit Röntgenstrahlen, sehr leicht erkannt werden. Ein ganz neuer Zweig tat sichauf, als man entdeckte, daß die Röntgenstrahlen auch auf das Gewebe des organischen Körpers verändernd einwirken. Wird die Haut des menschlichen Körpers lange intensiv bestrahlt, so tritt Entzündung der betreffenden Stelle ein und es entstehen schwer heilende Wunden. Auch beim Arbeiten mit kleinen und schwachen Röntgenröhren ist einige Vorsicht geboten; man soll sich nie unnötig lang den Strahlen aussetzen und vor allem die Augen mit großen Schutzbrillen aus Bleiglas schonen. Beim Experimentieren blende man mit dünnem Bleiblech oder dicken Stanniolblättern die Röhre so ab, daß die Röntgenstrahlen nur an ihren Bestimmungsort gelangen.

Kritik.

Auch nach diesem Vortrage fehlte die Kritik von Rudis Onkel nicht. „Ich hätte“, meinte der Onkel, „noch etwa folgendes angeführt: Wie bekannt, ist es in letzter Zeit gelungen, aus gewissen Mineralien Stoffe zu isolieren, die die merkwürdige Eigenschaft haben, Strahlen auszusenden, die in ihren Wirkungen denjenigen Strahlen gleich sind, die in der Vakuumröhre beim Durchgang der Elektrizität entstehen. Man hat drei verschiedene Arten der Strahlen unterschieden, die immer alle drei von den aktiven Stoffen — der bekannteste ist das Radium — ausgesandt werden. Die Unterschiede sind bedingt durch die Quantität, das Durchdringungsvermögen und durch die Beeinflussung des Magneten. Man bezeichnet die verschiedenen Arten mit α-, β- und γ-Strahlen. Die α-Strahlen sind die quantitativ vorherrschenden; sie haben ein geringes Durchdringungsvermögen und werden vom Magneten nur wenig beeinflußt. Die β-Strahlen werden stark vom Magneten abgelenkt und dringen tiefer in die Materie ein als die α-Strahlen. Die γ-Strahlen endlich haben die geringste magnetische Ablenkbarkeit und das größte Durchdringungsvermögen. Ganz analoge Unterschiede bestehen zwischen den unter verschiedenen Umständen entstandenen Strahlen der evakuierten Entladungsröhren. Man kann u. a. auch mit radiumhaltigen Stoffen Durchleuchtungsphotographien machen. Erwähnt sei endlich noch, daß in der Umgebung radiumhaltiger Stoffe die Luft leitend wird, so daß z. B. die statischen Ladungen isoliert aufgestellter Körper durch die Luft zur Erde abgeleitet werden.“

[6]Argandbrennersind Gasrundbrenner mit Zylinder.

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