Metal point discharge nuclei and the production of multiply charged ions from condensation nuclei

Summary Very small uncharged nuclei are produced by electric discharge at a metal point. By measuring the size and the super-saturation required for condensation it is shown that there is a vapour pressure deficit of 15%. The nuclei increase in size and in heterogeneity during storage. The range of radius is from 1.0×10^–7 cm to 6.6×10^–7 cm.When atmospheric nuclei are drawn past a discharging point they become multiply charged. The relation between the mobility, the diffusion coefficient and the charge per ion of these multiply charged ions does not agree with well-established theory.

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Zusammenfassung Elektrische Entladung von einer Metallspitze erzeugt sehr kleine, ungeladene Kerne. Durch Messung ihrer Grösse und der Übersättigung, welche für die Kondensation benötigt wird, kann gezeigt werden, dass ein Dampfdruckdefizit von 15% besteht. Während der Speicherung wachsen die Kerne und ihre Heterogenität nimmt zu. Ihre Radien liegen zwischen 1.0×10^–7 cm und 6.6×10^–7 cm.Kondensationskerne der Atmosphäre, welche an einer sich entladenden Spitze vorbeigesaugt werden, nehmen mehrfache Ladungen an. Die Beziehung zwischen der Beweglichkeit, dem Diffusionskoeffizienten und der Ladung per Ion dieser mehrfach geladenen Ionen stimmt nicht mit der bisher als gültig angenommenen Theorie überein.

     

On condensation nuclei produced at heated surfaces

Summary An investigation of heated surfaces of glass, metal and oil as sources of condensation nuclei is reported. Below a certain transition temperature the nucleus production is of a temporary nature and decreases to zero with the continued heating of the surface. Above this temperature, however, the nucleus production does not change with time. The transition temperature varies with the material of the surface and is not always associated with the onset of incandescence. The nuclei produced at the lower temperatures have a radius of about 10^–5 cm and, on production, are mainly uncharged. Electric light bulbs can produce appreciable numbers of these nuclei.

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Zusammenfassung Es wird über eine Untersuchung von geheizten Glas-, Metall-und Öloberflächen als Quelle von Kondensationskernen berichtet. Unterhalb einer gewissen Übergangstemperatur ist die Kernerzeugung unbeständig und sinkt bei fortgesetzter Heizung der Oberfläche auf null. Oberhalb dieser Temperatur ändert sich die Kernproduktion nicht mit der Zeit. Es wurde gefunden, dass sich die Übergangstemperatur mit dem Material der Oberfläche ändert und nicht immer mit dem Beginn des Glühens assoziiert ist. Die Kerne, welche bei den niedrigeren Temperaturen erzeugt werden, haben einen mittleren Radius von ungefähr 10^–5 cm und sind bei ihrem Entstehen grösstenteils ungeladen. Elektrische Glühlampenkönnen eine beträchtliche Zahl dieser Kerne erzeugen.

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Note: The research reported in this document has been sponsored in part by the Office, Chief of Research and Development, U.S. Department of Army, through its European Office under Contract No. DA-91-508-EUC-194.     

On the validity of Boltzmann's distribution law for the charges of aerosol particles in electrical equilibrium

Summary The validity ofBoltzmann's energy distribution law as applied to the charge distribution of monodisperse aerosols, i.e. aerosols which contain particles of one size only, was studied with improved equipment now available.Since monodisperse aerosols with particle size of about 10^–6 cm cannot yet be produced and because aerosols in general contain particles of different sizes, polydisperse aerosols stored in a large gasometer were used for the investigation. The composition and the average radius of these aerosols heterogeneous in particle size were determined by the Exhaustion Method employing a diffusion battery without end-pieces or connecting tubing.The experimental curve found for the ratio of the uncharged (N ₀) to the charged (N) nuclei versus radius (r) of the particles deviates for all investigated radii between 0.5 and 4.0·10^–6 cm from the theoretical curve of a monodisperse aerosol computed according to the Boltzmann law. For radii smaller than about 1.4·10^–6 cmN ₀/N is smaller than that given by Boltzmann's law, for radii greater than 1.4·10^–6 cm larger, or, in other words, forr<1.4·10^–6 cm the number of charged nuclei found in the aerosols investigated is greater than that predicted byBoltzmann's law, and forr>1.4·10^–6 cm smaller.The deviations from the theoretical curve forr>1.4·10^–6 cm can be fully explained by the polydispersity of the aerosols used; forr<1.4·10^–6 cm the deviations are too big to be attributed to polydispersity. From this it must be concluded thatBoltzmann's distribution law is not valid for the charge distribution of homogenous aerosols containing nuclei with radii smaller than about 1.4·10^–6 cm.The equivalent radius as deduced from a substitute monodisperse aerosol in charge equilibrium for which theBoltzmann law is assumed valid, deviates in the range of 1.0·10^–6<r<3.0·10^–6 cm (or 90%>100N ₀/Z>55%) on the average by up to 35% from the actual mean radius of the investigated polydisperse aerosols computed from the radii of their singly sized components.

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Zusammenfassung Die Gültigkeit desBoltzmannschen Gesetzes der Energieverteilung für die Ladungsverteilung von monodispersen Aerosolen, das heisst Aerosolen, welche Teilchen von nur einer Grösse enthalten, wurde mit den jetzt zur Verfügung stehenden verbesserten Mitteln studiert.Da monodisperse Aerosole mit Teilchengrössen von ungefähr 10^–6 cm noch nicht erzeugt werden können und Aerosole im allgemeinen Teilchen von verschiedenen Grössen enthalten, wurden für die jetzige Untersuchung polydisperse Aerosole, welche in einem grossen Gasometer gespeichert waren, benützt. Die Zusammensetzung und der mittlere Radius dieser Aerosole mit heterogener Teilchengrösse wurden nach der Exhaustions-Methode unter Benützung einer Diffusionsbatterie ohne Endstücke oder Verbindungsröhren bestimmt.Die experimentell gefundene Kurve, welche das Verhältnis der ungeladenen (N ₀) und geladenen (N) Kerne als Funktion des Radius (r) darstellt, weicht für alle untersuchten Radien zwischen 0.5 und 4.0·10^–6 cm von der theoretischen Kurve eines monodispersen Aerosols, wie sie nachBoltzmann's Gesetz berechnet wird, ab. Für Radien kleiner als ungefähr 1.4·10^–6 cm ist das VerhältnisN ₀/N kleiner als es durchBoltzmann's Gesetz gegeben wird, für Radien grössen als 1.4·10^–6 cm grösser oder, mit anderen Worten, fürr<1.4·10^–6 cm ist die Zahl der geladenen Teilchen, die in den untersuchten Aerosolen gefunden wurde, grösser als die vonBoltzmann's Gesetz vorausgesagte, und fürr>1.4·10^–6 cm kleiner.Die Abweichungen von der theoretischen Kurve fürr>1.4·10^–6cm können vollkommen durch die Polydispersität der benützten Aerosole erklärt werden; fürr<1.4·10^–6 cm sind die Abweichungen zu gross, als dass sie der Polydispersität zugeschrieben werden könnten. Daraus muss geschlossen werden, dassBoltzmann's Verteilungsgesetz für die Ladungsverteilung eines homogenen Aerosols, welches Kerne mit Radien kleiner als ungefähr 1.4·10^–6 cm enthält, nicht gültig ist.Der äquivalente Radius, wie er von einem im Ladungsgleichgewicht befindlichen, monodispersen Ersatz-Aerosol, für welchesBoltzmann's Gesetz als gültig angenommen wird, abgeleitet werden kann, weicht im Bereich von 1.0·10^–6<r<3.0·10^–6 cm (oder 90%>N ₀/Z>55%) durchschnittlich bis zu 35% vom tatsächlichen mittleren Radius des untersuchten polydispersen Aerosols ab.

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The research reported in this article has been supported in part by the Geophysics Research Directorate of the Air Force Cambridge Research Laboratories, through the European Office of the Air Force Research Division, United States Air Force under Contract AF 61(052)-26, by the United States Department of Army, through its European Research Office, Contract DA-91-591-EUC-1282 & 1657 and by the Instrumentation Engineering Physics & Analysis Laboratory of the General Electric Co., Schenectady, New York under Retainer Agreement.     

Experiments with condensation nucleus size spectrometers

Summary The paper presents the theory of an electrical method for resolving a polydisperse aerosol — brought up to charge equilibrium — usingBoltzmann's law of charge distribution which was suggested byT. A. Rich, and reports on experimental tests of this method and on a comparison of its results with those obtained by theL. W. Pollak & A. L. Metnieks' exhaustion method employing a diffusion battery without end-pieces or connecting tubing.The application of the novel diffusion battery without end-pieces or connecting tubing for determining the diffusion coefficient of nuclei stored in a balloon gasometer showed, as in the case of room air nuclei, that the apparent diffusion coefficient increases with increased flow rates and that the increase becomes bigger with decreasing size of nuclei; thus the dependence of the apparent diffusion coefficient on the air-flow is not caused by impaction and deposition of the nuclei in the end-pieces nor by losses in the tubing.No frictional electrical charges on the diffusion battery were, of course, detected when the battery constructed entirely of metal was earthed, and no influence on the diffusion coefficient as determined by the dynamic method was found when the insulated diffusion battery was charged to 52 volts.The resolution of polydisperse aerosols by determining the mobility spectrum of the charged components of the aerosol, brought up to charge equilibrium, showed that the electrical method is well suited for nucleus populations with large percentage of charged nuclei (rather big nuclei) and is sensitive enough to indicate the ageing, even over a few hours, of a stored aerosol. The equivalent radius as computed from the concentrations of the charged and uncharged nuclei of an aerosol under charge equilibrium conditions agrees very well indeed with the average radius of the size spectrum determined by the electrical method and represents so far the best single size characteristic of a polydiperse aerosol.The results obtained so far by the electricla and dynamic methods are in good agreement both with regard to the spectral distribution of the components and to the average size of the nuclei.

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Zusammenfassung Die Theorie einer elektrischen Methode zur Zerlegung eines heterogenen Aerosols in seine Komponenten, welche vonT. A. Rich vorgeschlagen wurde, wird entwickelt. Die Kerne des Aerosols werden in Ladungsgleichgewicht gebracht undBoltzmann's Gesetz der Ladungsverteilung benützt. Über eine experimentelle Prüfung dieser Methode und die Vergleichung ihrer Resultate mit jenen der Exhaustions-Methode nachL. W. Pollak & A. L. Metnieks, die eine Diffusionsbatterie benützt, wird berichtet.Die Anwendung der neuartigen Diffusionsbatterie ohne Endstücke oder Verbindungsröhren zur Bestimmung des Diffusionskoeffizienten von Kondensationskernen, welche in einem Gasometer gespeichert waren, zeigt — wie im Falle von Kernen in Laboratoriumsluft —, dass der virtuelle Diffusionskoeffizient mit zunehmender Luftstromgeschwindigkeit wächst und dass der Zuwachs mit abnehmender Grösse der Kerne grösser wird; die Abhängigkeit des virtuellen Diffusionskoeffizienten vom Luftstrom ist daher nicht durch das Aufprallen und die Ablagerung der Kerne in den Endstücken oder durch Verluste in den Verbindungsröhren verursacht.Es wurden natürlich keine reibungs-elektrischen Ladungen an der Diffusionsbatterie festgestellt, wenn die ganz aus Metall konstruierte Diffusionsbatterie geerdet war, und es wurde ferner kein Einfluss auf den mittels der dynamischen Methode bestimmten Diffusionskoeffizienten gefunden, wenn die isolierte Diffusionsbatterie auf 52 Volt geladen wurde.Die Bestimmung des Beweglichkeitsspektrums der geladenen Komponenten eines polydispersen Aerosols, welches mittels eines Alphastralers in Ladungsgleichgewicht gebracht wurde, zeigte, dass die elektrische Methode zur Zerlegung von Aerosolen mit hohem Prozentsatz geladenerr Kerne (ziemlich grossen Kernen) wohl geeignet und dass sie hinreichend empfindlich ist, die Alterung eines in einem Gasometer gespeicherten Aerosols während weniger Stunden erkennen zu lassen.Der aequivalente Radius, wie er aus der Konzentration der geladenen und ungeladenen Kerne eines im Ladungsgleichgewicht befindlichen Aerosols berechnet werden kann, stimmt sehr gut mit dem mittleren Radius überein, wie er sich aus dem elektrisch bestimmten Grössenspektrum ergibt. Der aequivalente Radius stellt die bis jetzt beste durch eine einzige Zahl ausgedrückte Grössencharakteristik eines polydispersen Aerosols dar.Die bisher mit der elektrischen und dynamischen Methode erhaltenen Resultate stimmen gut überein, sowohl rücksichtlich der spektralen Verteilung der Komponenten als auch bezüglich der aus ihnen abgeleiteten mittleren Kerngrösse.

     

Some characteristics of condensation nuclei stored in a large vessel

Summary The coagulation coefficient, size and charge distribution of condensation nuclei from room air when stored in a 4000 litre rubber balloon gasometer were studied. The results indicate that the acquisition of water vapour contributes to the growth of stored nuclei. A preliminary trial was made to see ifJunge's approximate rule that the number of particles in an aerosol varies inversely as the third power of their radius, also holds forAitken nuclei. Further confirmation of the relationship between the percentage of stored nuclei electrically charged and their average radius was obtained.The measurements were carried out by means of thePollak-Murphy improved version of the photo-electric nucleus counter. A statistical analysis based on over a thousand comparisons of two identical models shows that the agreement ofindividual readings is better than 10 % of nucleus concentration in 80% of all cases. Excessive pifferences have now been eliminated.

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Zusammenfassung Es wurden der Koagulations-Koeffizient, die Grösse und die Ladungsverteilung von Kondensationskernen der Zimmerluft, welche in einem Gummiballon-Gasometer von 4000 Litern Inhalt gespeichert worden waren, studiert. Die Resultate zeigen, dass die Aufnahme von Wasserdampf zum Wachstum der gespeicherten Kerne beiträgt. Eine vorläufige Untersuchung wurde ausgeführt, obJunge's Ansicht, dass die Zahl der Kerne in einem Aerosol umgekehrt proportional der dritten Potenz ihres Radius ist, auch fürAitken-Kerne gilt. Es wurde eine neuerliche Bestätigung der Beziehung zwischen dem perzentuellen Anteil der elektrisch geladenen Kerne, welche in einem geschlossenen Gefäss gespeichert werden, und ihrem durchschnittlichen Radius erhalten.Die Messungen wurden mit dem vonPollak &Murphy verbesserten Modell des photo-elektrischen Kernzählers ausgeführt. Eine auf über tausend Vergleichungen von identischen Modellen gegründete Statistik lehrt, dass die Übereinstimmung vonEinzelmessungen der Kernzahlen besser als 10 % in 80 % aller Fälle ist. Uebermässig grosse Abweichungen sind nun eliminiert.

     

On the determination of the diffusion coefficient of condensation nuclei using the static and dynamic methods

Summary It was intended to carry out a detailed comparison between the values of the diffusion coefficient of condensation nuclei obtained by the static method and the corresponding values deduced from measurements by the dynamic method.In order to increase the accuracy of the diffusion coefficient as determined by the static method, using as decay vessel the fog tube of a photo-electric counter, it was necessary to develop a new version with an air column diameter smaller than that previously employed. Calibration curves for counters with fog tubes of 1.1, 1.9 and 2.5 cm diameter together with that for the standard of 3.85 cm are given.Fürth's theory of the static method was experimentally verified and shown to be consistent in itself.With regard to the dynamic method, the effect of varying the air-flow on the results obtained with the diffusion box was investigated and a marked influence on the value of the diffusion coefficient usingGormley's formula found. A regular and systematic increase of the diffusion coefficient with increase of air-flow, apparently overlooked up to now, was discovered. Within the range of 1 to 4 litres/min air-flow a change by 1 litre/min alters the diffusion coefficient by about 12%. Since for technical reasons during one experiment, adjustment of the air-flow by two litres/min were not uncommon hitherto, the diffusion coefficient determined in this way may be wrong by 25 % of its value for this reason alone. The influence of humidity on the diffusion coefficient determined with the diffusion box was also studied. It was found that the reduction of the diffusion coefficient due to increase in relative humidity from 53 % to 84 % amounts in the average and over a very wide range of diffusion coefficients to about 10 %.The comparison of the diffusion coefficients determined by the static and dynamic methods gave the following results: The diffusion coefficient of large hot nichrome wire nuclei (D 10 · 10^–6 cm²/sec) determined by the static method is approximately one third of that obtained when the dynamic method with an air-flow of 1 litre/min is used. With decreasing size of nuclei the diffusion coefficients measured by the two methods approach each other.It is suggested that the observed discrepancies are due to a thin boundary layer which at the start of the diffusion process is almost free of nuclei. The theory of the static method is accordingly modified and a new formula for the calculation ofD is derived which leads to agreement between the static and the dynamic determinations ofD when it is assumed that the boundary layer has a thickness of about 1.5 mm.

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Zusammenfassung Es war beabsichtigt, eine detailierte Vergleichung der mittels der statischen und dynamischen Methode gemessenen Diffusionskoeffizienten von Kondensationskernen durchzuführen.Um die Genauigkeit der mit der statischen Methode ermittelten Diffusionskoeffizienten, wenn das Nebelrohr des photoelektrischen Kernzählers als Kernspeicher benützt wird, zu erhöhen, war es notwendig ein neues Modell mit einer zylindrischen Nebelkammer von kleinerem Durchmesser, als bisher verwendet, zu entwickeln. Es werden Eichkurven für Zähler mit Nebelrohren von 1.1, 1.9 und 2.5 cm Durchmesser zusammen mit der Eichkurve für den Standard-Kernzähler von 3.85 cm Durchmesser gegeben.Fürth's Theorie der statischen Methode wurde experimentell verifiziert und als in sich selbst verträglich bewiesen.Es wurde ferner der Effekt der änderung des Luftstromes durch den Diffusions-apparat auf die mit der dynamischen Methode bestimmten Diffusionskoeffizienten untersucht, und ein bemerkenswerter Einfluss der Luftstromgeschwindigkeit auf die Grösse des Diffusionskoeffizienten entdeckt, wennGormley's Formel der Auswertung zu Grunde gelegt wird. Ein regelmässiges und systematisches Anwachsen des Diffusionskoeffizienten mit Zunahme der Luftströmung — offenbar bis jetzt übersehen — wurde festgestellt. Für Luftströmungen zwischen 1 und 4 Liter/Min bewirkt eine änderung der Luftströmung um 1 Liter/Min eine änderung des Diffusionskoeffizienten um etwa 12%. Da bisher aus technischen Gründen eine Regulierung des Luftstromes um 2 Liter/Min während eines und desselben Experiments nichts Ungewöhnliches war, so kann deshalb allein der so bestimmte Diffusionskoeffizient um 25 % seines Wertes unrichtig sein. — Auch der Einfluss der Feuchtigkeit auf den mit dem Diffusionsapparat ermittelten Diffusionskoeffizienten wurde geprüft. Es wurde festgestellt, dass die Reduktion des Diffusionskoeffizienten als Folge einer Erhöhung der relativen Feuchtigkeit von 53 auf 84 % im Durchschnitt und für Diffusionskoeffizienten bis zu 500. 10^–6 cm²/sec etwa 10 % beträgt.Die Vergleichung der mittels der statischen und dynamischen Methode gemessenen Diffusionskoeffizienten ergab das folgende Resultat: Der Diffusionskoeffizient grosser,. durch elektrisches Glühen eines Drahtes erzeugten Kondensationskerne (D 10. 10^–6 cm²/sec), wenn mit der statischen Methode bestimmt, ist ungefähr ein Drittel jenes mittels der dynamischen Methode gemessenen Wertes bei einem Luftstrom von 1 Liter/Min durch den Diffusionsapparat. Mit abnehmender Grösse der Kondensationskerne nähern sich die Werte der nach den beiden Methoden bestimmten Diffusionskoeffizienten.Es wird versucht, die beobachteten Unstimmigkeiten durch die Annahme einer dünnen Wandschicht zu erklären, die zu Beginn des Diffusionsprozesses beinahe frei. von Kernen ist. Die Theorie der statischen Methode wurde dementsprechend abgeändert und eine neue Formel für die Berechnung vonD abgeleitet, die zu einer Uebereinstimmung zwischen den statischen und dynamischen Bestimmungen vonD führt, wenn angenommen wird, dass die Wandschicht eine Dicke von ungefähr 1.5 mm hat.

     

The condensation nuclei produced by point discharge

Summary The properties of condensation nuclei generated at a metal point corona discharge have been examined. The threshold voltages for nucleus production and for small ion production are the same. The fraction of the nuclei which is charged is initially small and becomes virtually zero after a few seconds. It is demonstrated that in the non-uniform field near the point there is a force on the nuclei driving them to the point. From determinations of the diffusion coefficient it is tentatively concluded that a portion at least of the nuclei are originally of molecular size. No satisfactory explanation has been found for certain anomalous features of the variations in size and in concentration of the nuclei with time after production.

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Zusammenfassung Es wurden die Eigenschaften von Kondensationskernen untersucht, die durch Koronaentladung von einer Metallspitze erzeugt wurden. Die Spannungsschwelle für die Erzeugung von Kondensationskernen und kleinen Ionen ist die gleiche. Der Bruchteil der Kerne, welche geladen sind, ist anfangs klein und wird nach einigen Sekunden praktisch null. Es wird gezeigt, dass in dem inhomogenen Felde nahe der Spitze eine Kraft auf die Kerne wirkt, welche sie zur Spitze treibt. Aus Bestimmungen des Diffusionskoeffizienten wird versuchsweise geschlossen, dass wenigstens ein Teil der Kerne ursprünglich molekulare Grösse hat. Keine befriedigende Erklärung für gewisse anomale Eigenschaften der zeitlichen Änderungen der Grösse und Konzentration der Kerne nach ihrer Erzeugung wurde gefunden.

     

The relation between the concentration of atmospheric condensation nuclei and other meteorological elements at valentia observatory

Summary Measurements of the concentration of condensation nuclei made twice daily (0h and 12h GMT) with aNolan-Pollak photo-electric counter at Valentia Observatory, in the extreme Southwest of Ireland, over the 4 years 1951–1954, are analysed to show relation with other meteorological elements. It is found that concentration at 12h is generally higher than at (h and that precipitation at the time of observation or in the preceding hour reduces concentration by between 40% and 50%. From measurements made when there was no precipitation at the time or in the previous hour it is found that concentration decreases with increasing wind speed but does not vary appreciably with wind direction apart from a sector from which pollution could be expected. High concentrations are found with visibility below 7 miles, with inversion of temperature, when free from the effects of pollution, follows fairly closely that of duration of bright sunshine.

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Zusammenfassung Es werden Messungen der Konzentration von Kondensationskernen, welche zweimal täglich (um 0 ^h und 12 ^h G.M.T.) mit einem photo-elektrischen Kernzähler nachNolan undPollak am Observatorium in Valentia (im äussersten Südwesten von Irland) in den Jahren 1951 bis 1954 durchgeführt wurden, auf Beziehungen zu anderen meteorologischen Elementen hin untersucht. Die Resultate zeigen, dass die Konzentration um 12 Uhr im allgemeinen grösser ist als um 0 Uhr und, dass die Niederschlag zur Zeit der Beobachtung oder in der der Beobachtung vorausgehenden Stunde die Konzentration um 40 bis 50% herabsetzt. Wenn kein Niederschlag zur Zeit der Messung oder in der vorangehenden Stunde verzeichnet wurde, nimmt die Konzentration mit zunehmender Windgeschwindigkeit ab; sie ändert sich jedoch nicht nennenswert mit der Windrichtung, abgesehen von einem Sektor, aus welchem Verunreinigung zu erwarten war. Hohe Konzentration wurde bei Sichtweiten unterhalb 7 Meilen gefunden, ferner bei Temperaturinversion, und, um 12 Uhr, bei geringer Bewölkung. Der jährliche Gang der Konzentration der Kerne folgt ziemlich genau jenem der Sonnenscheindauer, wenn die Fälle, wo Verunreinigung der Luft stattfindet, ausgeschlossen werden.

     

Investigation of the pressure field of an underground explosion by the piezophotographic method

Zusammenfassung Es wurde versucht, mit Hilfe der piezophotographischen Methode das Druckfeld in der Nähe einer Untergrundsprengung zu untersuchen. Kugelförmige Ladungen von 5 kg TNT wurden 3 m unter die Oberfläche im konsolidierten Sandboden angebracht. Piezophotographische Druckaufnehmer mit Messbereich 1,5–250 bar und 15–2500 bar wurden sowohl statisch, als auch dynamisch geeicht und ihre Richtungscharakteristik bestimmt. Es wurden insgesamt 5 Druckfelduntersuchungen vorgenommen, wobei die Druckmessungen in einem orthogonalen Netz von Messpunkten, das sich bis in die Entfernung von 40 Ladungshalbmessern ausdehnte, durchgeführt wurden. Die entwickelte Messtechnik wird eingehend beschrieben. Auf Grund der erhaltenen Ergebnisse konnte unmittelbar für jeden Versuch die Druckverteilung in vertikalen und horizontalen Netzprofilen festgelegt werden. Das Druckfeld wurde danach durch den Isobarenverlauf in der untersuchten Ebene abgebildet.     

Mobility spectrometry of the atmospheric ions in relation to atmospheric pollution

Summary The dynamic spectra of the atmospheric ions with mobilities between 3.2×10^–4 m²/V sec and 1.3×10^–8 m²/V sec were obtained in the clean and the polluted atmosphere. Based on the results, the size spectra of the submicron aerosols were deduced which show that the distribution function in Junge's expression increases in proportion to the radius of particle. Very rapid progress of the atmospheric pollution by the submicron aerosols was inferred at a rural country. The concentration of submicron aerosol particles at the site was found to have been increasing at the rate of being doubled every three years since 1964.

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Zusammenfassung Die dynamischen Spektren atmosphärischer Ionen, deren Beweglichkeiten zwischen 3.2·10^–4 m²/(V sec) und 1.3·10^–8 m²/(V sec) lagen, wurden in reiner und verschmutzter Luft gemessen. Auf der Grundlage dieser Messergebnisse wurden die Grössenspektren der Aerosolteilchen mit Radien unterhalb 10^–6 m abgeleitet. Sie zeigen dass die verteilungsfunktion in der Formel von Junge im Verhältnis zum Teilchenradius anwächst. Sehr starkes Anwachsen der Verschmutzung durch so kleine Teilchen wurde in einer ländlichen Umgebung festgestellt. Es wurde gefunden, dass seit 1964 die Zahl der Verschmutzungsteilchen dieser Grösse an der Messtelle alle drei Jahre sich verdoppelt hat.

     

Ergebnisse der Eineinhalbjährigen Registrierungen der Anzahl der Kondensationskerne in Basel

Zusammenfassung Anhand von eineinhalbjährigen Registrierungen der Kernzahlen (nachVerzár) in Basel wird der Jahresgang und Tagesgang der Kernzahlen besprochen. Die Abhängigkeit von der Windrichtung und Windgeschwindigkeit wird eingehend untersucht. Es wird ein Wochenrythmus der Kernzahlen nachgewiesen und die Häufigkeit der Kerne bei verschiedernartigen Luftmassen untersucht. Anschliessend wird über gleichzeitige Registrierungen im Stadtinnern und am Stadtrand kurzberichtet.

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Summary On recordings of nuclei-countings (accordingVerzár) over a period of one and a half year et Basle the yearly and daily variations of the number of nuclei are discussed. The influence of wind direction and wind velocity on the number of nuclei are studied. A weekly periodicity of nuclei numbers is shown and the abundance of nuclei in different air masses is studied. Finally the results of simultaneous recordings in the center and at the border of the city are communicated.

     

Temperature and frequency dependence of electric parameters of igneous rocks

Zusammenfassung Es wurde die Temperatur- und Frequenzabhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit der Eruptionsgesteine verfolgt. Mit Ausnahme der Serpentinit-Proben richtet sich die elektrische Leitfähigkeit im ganzen Temperaturintervall nach dem Exponentialgesetz der Abhängigkeit von der Temperatur. Im Frequenzintervall 10²–10⁵ Hz kommt es zu einer starken Dispersion der elektrischen Leitfähigkeit, die mit dem Wachstum der Temperatur sinkt und bei hohen Temperaturen von ca.1000–1050°C praktisch schwindet. Die dielektrische Konstante als Funktion des Frequenzlogarithmus sinkt scharf. Bei tiefen Temperaturen (bis300–400°C) wurde ein Gebiet sehr schwacher Dipol-Polarisation beobachtet.     

The measurement of size distributions in aitken nuclei

Summary A method of examining the size distribution of stored Aitken nuclei by obtaining the mobility spectrum of the charged nuclei is described. The results agree-well with those from diffusion coefficient measurements if one assumes that the mobility of an ion is independent of its charge. It was found that stored nuclei tended to form into two size groups. The effect of the heteorogeneity of the nuclei on the methods. of determining their size is briefly discussed.

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Zusammenfassung Eine Methode zur Prüfung der Größenverteilung von Aitkenkernen aufgrund des Beweglichkeitsspektrums der geladenen Teilchen wird beschrieben. Die Ergebnisse stimmen gut mit Messungen der Diffusionskoeffizienten überein, ween man annimmt, daß die Beweglichkeit eines Ions unabhängig von seiner Ladungist. Es wurde gefunden, daß eingeschlossene Kerne zwei Größengruppen bilden. Der Effekt der heterogenen Größenverteilung der Kerne auf die Methoden zu ihrer Größen-bestimmung werden kurz diskutiert.

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The research reported in this document has been made possible through the support and sponsorship of U.S. Department of Army, through its European Research Office.     

Charged condensation nuclei formed in a room by corona discharge when alternating the polarity of the corona potential and by using alternating corona potential

Summary The content of charged nuclei formed in a room varied by alternating the polarity of a corona device and depended on the period during which the corona of one polarity was switched on. The concentration of charges measured was greater during the negative period than during the positive one, when the action period of corona of one polarity was 30 minutes, but it was the opposite for the period of 5 minutes. When using alternating corona potential of 50 cycles per/sec only positively charged nuclei were established. By using alternating potential the picture was changed when air was blown through the corona device: the content of positively charged nuclei was diminished and negatively charged nuclei were also observed. An air circulation produced by the convection from an electric heater placed below the corona device was sufficient to cause a similar effect.

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Zusammenfassung Der Gehalt an geladenen Kernen, die in einem Raume gebildet wurden, änderte sich beim Wechsel der Polarität einer Koronavorrichtung und hing von der Dauer ab, während der die Koronaentladung einer Polarität eing eschaltet blieb. Die gemessene Konzentration der Ladungen war grösser während der negativen Periode als während der positiven, wenn die Wirkung der Koronaentladung einer Polarität 30 Minuten dauerte, das umgekehrte trat für eine Dauer von 5 Minuten ein. Nur positiv geladene Kerne wurden nachgewiesen, wenn Wechselspannung von 50 Perioden per Sek für die Koronaentladung benutzt wurde. Bei Wechselspannung wurde das Bild geändert, wenn Luft durch die Koronavorrichtung geblasen wurde: Der Gehalt an positiv geladenen Kernen wurde verkleinert und auch negativ geladene Kerne wurden beobachtet. Eine Luftzirkulation, die durch Konvektion von einem elektrischen Heizkörper unterhalb der Koronavorrichtung erzeugt wurde, war genügend, einen ähnlichen Effekt hervorzurufen.

     

The influence of pressure and temperature on the counting of condensation nuclei

Summary When dealing with the influence of pressure on the counting of condensation nuclei we have to distinguish between the influence of expansion ratio applied in the counting instrument and a phenomenon calledSchlarb effect according to which the counts of nuclei made at a reduced pressure are considerably lower than the expected concentration computed from the pressure ratio.Our investigation of the influence of overpressure (super-saturation) on the counting of nuclei by means of an Aitken type absolute counter with stereo-photomicrographic recording showed that the percentage number of droplets in the first shower decreases and in the subsequent showers increases when the overpressure decreases from 160 to 80 mm Hg. Furthermore, a reduction of overpressure from 160 to 80 mm corresponding to a reduction of pressure expansion ratio from 1.21 to 1.11 (or super-saturation from 345 to 195%), reduces the total counts on the average by 24%, in good agreement with findings byFoitzik in 1950 who used a large Scholz counter for his experiments.Regarding theSchlarb effect we found that the anomalies in measuring concentrations of condensation nuclei are considerable when the conditions are very different from those under which the calibration of a photo-electric counter was established. The percentage reduction of the expected concentration increases with decreasing pressure; it increases, in the average of all cases, from 30 to 58% when the pressure decreases from 600 to 200 mm Hg. At all pressures the reduction with small nuclei is somewhat bigger than with large nuclei, and with decreasing pressure the difference of the effect for small and large nuclei increases.Experiments with a big container of 283 litres in which the total loss due to diffusion and sedimentation during the experiments never exceeded 1% and no losses by fog formation during evacuation can occur, showed that the reduction produced by theSchlarb effect increases with increasing concentration when the pressure is lowered to half. The average percentage reduction of the expected concentration at 380 mm Hg was for concentrations of 70 to 410 nuclei/cm³ 20% and for concentrations of 18900 to 4400 nuclei/cm³ 52%.Our experiments proved also that at the lower pressure the nuclei not counted are present, but for some reason do not act as nuclei for condensation. The loss of 7% found may be attributed to unavoidable waste during evacuating the big container and subsequent filling it with filtered air.Of the two possible ways of eliminating theSchlarb pressure effect, only the one increasing the pressure with filtered air to a standard pressure of a large sample, quickly drawn into a big container, can be recommended. The other method, increasing the pressure in the fog-tube of a photo-electric counter which contains the nuclei sampled at lower pressure, must be rejected because the number of nuclei recovered after restoration of the initial pressure depends very much on the speed with which the lower pressure is raised to the initial pressure. The very different concentrations obtained are due to a different distribution of nucleus concentration and fog-density along the lightpath after expansion, which is caused by the different speed of the filtered air rushing-in and is difficult to control or standardize.

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Zusammenfassung Bei der Untersuchung des Einflusses des Druckes auf die Zählung der Kondensations-Kerne haben wir zwei Fälle zu unterscheiden: den Einfluss des Expansionsverhältnisses im Kernzähler und ein Phänomen,Schlarb-Effekt, demzufolge die Zahl der Kerne, welche bei reduziertem Druck gefunden wird, beträchtlich kleiner ist, als man entsprechend dem Verhältnis der Drucke erwarten würde.Unsere Untersuchung des Einflusses des Überdruckes (der Übersättigung) auf die Zählung der Kerne mittels eines absoluten Kernzählers (vom Aitken Typus) mit mikrophotographischer Registrierung zeigte, dass die perzentuelle Zahl der Tröpfchen im ersten Schauer abnimmt und in den darauffolgenden Schauern zunimmt, wenn der Überdruck von 160 auf 80 mm Hg abnimmt. Eine Verminderung des Überdruckes von 160 auf 80 mm, welche einer Reduktion des Expansions-Druckverhältnisses von 1.21 auf 1.11 (oder der Übersättigung von 345 auf 195%) entspricht, setzt die Zahl der gemessenen Kerne im Mittel um 24% herab. Dies ist in guter Übereinstimmung mit den Befunden vonFoitzik im Jahre 1950, der für seine Experimente einen grossen Scholz Kernzähler verwendete.Bezüglich desSchlarb-Effekts fanden wir, dass die Abweichungen der gemessenen Konzentrationen von Kondensationskernen beträchtlich sind, wenn die Bedingungen, unter denen die Messungen angestellt werden, sehr verschieden sind von denen, unter welchen die Eichung des photo-elektrischen Kernzählers ausgeführt wurde. Die perzentuelle Herabsetzung der erwarteten Konzentration wächst mit abnehmendem Druck; sie wächst im Mittel aller Fälle von 30 auf 58%, wenn der Druck von 600 auf 200 mm Hg abnimmt. Bei allen Drucken ist die Verminderung etwas grösser bei kleinen Kernen als bei grossen, und mit abnehmendem Druck wächst die Differenz des Effekts für kleine und grosse Kerne.Wir haben ferner Experimente mit einem grossen Gefäss von 283 Litern Inhalt ausgeführt, in welchem die durch Diffusion und Sedimentation verursachten Gesamtverluste während unserer Experimente niemals 1% überstiegen haben und keine Verluste durch Nebelbildung während des Auspumpens vorgekommen sind. Die Resultate dieser Experimente zeigen, dass die durch denSchlarb-Effekt erzeugte Reduktion mit zunehmender Konzentration zunimmt, wenn der Druck auf die Hälfte gesenkt wird. Die mittlere perzentuelle Reduktion der erwarteten Konzentration betrug bei 380 mm Hg 20% für Konzentrationen zwischen 70 und 410 Kernen pro cm³, und 52% für solche von 18900 bis 44000 Kernen.Unsere Experimente haben bewiesen, dass bei niedrigerem Druck die nicht gezählten Kerne vorhanden sind, aber aus irgendwelchen Gründen nicht als Zentren der Kondensation wirken. Der gefundene Verlust von 7% kann wohl dem unvermeidlichen Schwund während der Auspumpens des grossen Gefässes und der nachträglichen Füllung mit filtrierter Luft zugeschrieben werden.Es gibt zwei Wege, den Druckeffekt nachSchlarb zu beseitigen: Der erste, der allein empfohlen werden kann, bringt den Druck einer grossen, rasch in ein Gefäss von beträchtlicher Grösse gesaugten Probe mittels filtrierter Luft auf Normaldruck. Der zweite, bei dem der Druck im Nebelrohr eines photo-elektrischen Kernzählers, welcher die bei niedrigerem Druck gesammelte Probe enthält, auf Normaldruck gebracht wird, muss abgelehnt werden, da die Zahl der Kerne, welche nach Wiederherstellung des Ausgangsdruckes gefunden werde, sehr von der Geschwindigkeit abhängt, mit der der niedrigere Druck auf den ursprünglichen gebracht wird. Die sehr verschiedenen Konzentrationen, welche erhalten werden, sind durch die verschiedene Verteilung der Kernkonzentration und daher der Nebeldichte entlang des Lichtstrahles nach der Expansion bedingt; diese komplizierte Verteilung der Nebeldichte ist durch die verschiedene Geschwindigkeit, mit der die filtrierte Luft ins Nebelrohr strömt, verursacht, welche sich schwer steuern oder standardisieren lässt.

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The research reported in this article has been sponsored and supported in part by the Geophysics Research Directorate of the Air Force Cambridge Research Center, Air Research and Development Command, United States Air Force, under Contract No. AF 61 (052) - 26 and Supplemental Agreement Nos. 1 & 2, through the European Office, ARDC in Brussels.     

Beiträge zur physikalischen Messtechnik hochdisperser Aerosole

Zusammenfassung Es wird über die Ergebnisse einer Reihe von Untersuchungen der Schwebstofftechnischen Abteilung (Aerosolgruppe) des Physikalischen Institutes der Universität Mainz auf dem Gebiet der Herstellung und Vermessung von hochdispersen Aerosolen (r=1.10^–4 cm bis 1.10^–5 cm) berichtet. Hierbei erstreckt sich die Vermessung eines Aerosols nicht nur auf die Bestimmung der Teilchenzahl, sondern auch auf Teilchengrössen, Grössenverteilung (Spektrum), Teilchenmassen, elektrische Teilchenladung und Ladungsverteilung.Die physikalische Untersuchung der Bewegungsvorgänge an den Grenzflächen sehr schnell bewegter Gaslamellen in Flüssigkeiten führte zu einem Zerstäubungsverfahren für Flüssigkeiten (Lösungen, Schmelzen), das mit tragbarem technischen Aufwand Aerosole (Rauche und Nebel) mit Teilchengrössen von 1.10^–5 bis 1.10^–4 cm in Mengen von einigen Gramm/Minute herzustellen gestattet. Hiermit ist die Möglichkeit zur Herstellung von sog. Normalaerosolen mit definierten Spektren aus physiologischer Kochsalzlösung, Sebazinsäure, Siliconoel, geschmolzenen Paraffinen und Zinn gegeben, die meßtechnisch von grosser Bedeutung sind.Als ein Ergebnis der Untersuchung rasch rotierender Gaslamellen wird gezeigt, daß es möglich ist durch spiralförmige Führungsflächen diese zu so schnellen Spiralbewegungen, mit kleinem Durchmesser (0.01 bis 0.1 cm) zu zwingen, daß Radialbeschleunigungen von 10⁺³ bis 10⁺⁴g auftreten, die zum Abscheiden der Aerosolteilchen (bis zur=10^–4 cm) auf einem die Spiralströmung umgebenden engen Zylinder ausreichen. Durch Ueberlagerung eines starken elektrischen Radialfeldes kann der Abscheidungseffekt auf beliebig kleinere Teilchen ausgedehnt werden.Das Verfahren lässt eine Verwendung als Aerosol-Filter zu, desgleichen eine Verwendung als Aerosolspektrometer, da die einzelnen Teilchengrössen räumlich voneinander getrennt, auf durchsichtigen Zylindern aus Kunststoff-Folie aufgefangen und untersucht werden können.Eine endgültige praktische Untersuchung der bis heute meßtechnisch verwendeten Depositionsverfahren zeigt, so daß die Gravitationsdeposition besonders schonend und zuverlässig ist. Diese Erkenntnis führte zur Schaffung eines einfachen für die Praxis im Gelände, Industrie und Bergbau geeigneten Entnahmegerätes für Aerosolproben, wobei die entnommenen Aerosolproben, in einer Zentrifuge auf Glasplättchen niedergeschlagen, der mikroskopischen Untersuchung zugänglich gemacht werden.Auf dem heute wichtigen Gebiet der Untersuchungen und Nachweise radioaktiver Aerosole führt eine systematische Untersuchung und Weiterentwicklung derSilson-Kammer des Diffusionstyps durch konstruktive Verbindung mit einer Kompressionskältemaschine zu einem einfachen praktisch brauchbaren Untersuchungs-und Nachweisgerät, durch dessen Messzellen disperse Systeme beliebiger Art in kontinuierlichem Strom hindurchgeleitet und mit sehr hoher Empfindlichkeit auf vorhandene Aktivität untersucht werden können.

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Summary A report is given on the results of a series of investigations regarding the production and surveying of aerosols of high dispersion (r=1.10^–4 cm to 1.10^–5 cm) carried out by the section dealing with suspended matter (Aerosolgroup) of the Institute of Physics in the University of Mainz.Hereby, the surveying of aerosols comprises not only the determination of the number of particles but also their size, their size distribution (spectrum), their mass, their electrical charge and charge distribution.The physical investigation of the motion phenomena at the boundary surfaces of very rapidly moving gas laminae in liquids led to a process of spraying liquids (solutions, molten masses) which with worthwhile technical effort enables production of aerosols (smokes and fogs) in quantities of several grammes per minute having particle size of from 1.10^–4 to 1.10^–5 cm. Thus, the possibility is given to prepare so-called normal aerosols from physiological solution of sodium chloride, from sebacic acid, silicone oil, molten paraffins and tin with defined spectra which is of great importance for measuring technique.As a result of investigating rapidly rotating gas lamellae it is shown that it is possible to force them by means of spiral guide surfaces to such rapid spiral motions, with small radius (0.01 to 0.1 cm), that radial accelerations of 10⁺³ to 10⁺⁴ g occur which suffice that aerosol particles (up tor=10^–4 cm) are deposited on a narrow cylinder surrounding the spiral stream. By superimposing a strong electric radial field the deposition can be extended to any smaller particles.The process can be used as an aerosol filter, and also as an aerosol spectrometer so that the individual particle sizes can be separated from each other in space, caught on transparent cylinders of plastic foil and examined.A final practical investigation of the deposition methods so far used for measuring purposes shows that the deposition by gravity is particularly gentle and reliable. This knowledge led to the construction of a simple instrument for sampling aerosols suitable for outdoor use, in industry and mining whereby the aerosol samples taken are deposited on glass slides by a centrifuge and made available for microscopic investigation.In the field of examining and detecting radioactive aerosols, so important nowadays, a systematic investigation and development of theWilson-chamber of the diffusion type combined with a compression refrigerating machine leads to a simple and practical testing instrument through the measuring cells of which any disperse system can be conducted in a continuous stream and examined with very high sensitivity for any radioactivity present.

     

Influence of image forces on combination in aerosols

Summary The effect of electrostatic image forces on the combination of small ions with uncharged aerosol nuclei and the self-combination of charged and uncharged nuclei is examined. In the ion-nucleus case a formula for the combination coefficient is derived for very small nuclei. This formula applies also to atmospheric nuclei and tends to the familiar 4ad form for large radii. For the case of the self-combination of nuclei the effect of the image force when one of the combining nuclei is charged, is shown to be small in the size range of atmospheric nuclei but not negligible if smaller sizes are considered; a table is included of the magnitude of the effect as a function of size.

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Zusammenfassung Es wird der Effekt der elektrostatischen Bildkräfte auf die Vereinigung von Kleinionen mit ungeladenen Aerosolkernen und die Selbstvereinigung von geladenen und ungeladenen Kernen untersucht. Im Falle der Ionen und Kerne wird eine Formel für den Vereinigungskoeffizienten von sehr kleinen Kernen abgeleitet. Diese Formel ist auch für atmosphärische Kerne anwendbar und strebt für grosse Radien dem bekannten Ausdruck 4ad zu. Für den Fall der Selbstvereinigung der Kerne wird gezeigt, dass der Effekt der Bildkraft im Grössenbereich der atmosphärischen Kerne klein ist, wenn einer der sich vereinigenden Kerne geladen ist. Der Einfluss ist aber nicht vernachlässigbar, wenn kleinere Grössen in Betracht gezogen werden; es wird eine Tabelle mitgeteilt, welche den Betrag des Effektes als Funktion der Grösse gibt.

     

The approach to charge equilibrium in a stored aerosol during aging

Summary The approach during natural aging to charge equilibrium of an aerosol produced and stored in a polyester «Mylar» balloon gasometer with metallized internal surface and 4200 litres content is studied. The number of charged condensation nuclei at any instant is related to the number of charged nuclei present at the same moment in electrical equilibrium produced by alpha-irradiation of the aerosol.It is shown that a stored aerosol consisting of small nuclei of moderate concentration is not later than 15 minutes after their birth in electrical equilibrium. With increasing size and concentration of the nuclei it takes longer and longer until the stored aerosol attains charge equilibrium. Stored large nuclei appear not to reach exact charge equilibrium even after several days.The reasons for replacing the rubber balloon gasometer, used previously, by the Mylar balloon for this investigation are given.In connection with the ionizing radiation required for producing charge equilibrium, the generation of condensation nuclei by alpha-radiation in stagnant and moving nucleus-free air has been investigated. It has been found that no condensation nuclei are being produced in filtered (nucleus-free) air for air-flows of between 0.1 and 20 litres/min in a tube of 4.2 cm diameter by the alpha-rays of Polonium 210 of about 125 c.

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Zusammenfassung Es wurde die während natürlicher Alterung stattfindende Annäherung an das elektrische Gleichgewicht eines Aerosols, welches in einem «Mylar» Ballon-Gasometer aus Polyester mit metallisierter Innenfläche und von 4200 Litern Inhalt erzeugt und gespeichert wurde, studiert. Die in jedem Augenblick vorhandene Anzahl der geladenen Kondensationskerne wurde zu der Zahl der geladenen Kerne im elektrischen Gleichgewicht für den gleichen Moment in Beziehung gesetzt, welches durch Bestrahlung des Aerosols mit Alpha-Teilchen erzeugt wurde.Es wird gezeigt, dass ein gespeichertes Aerosol, welches aus kleinen Kernen von mässiger Konzentration besteht, nicht später als 15 Minuten nach der Geburt der Teilchen im elektrischen Gleichgewicht ist. Mit zunehmender Grösse und Konzentration der Kerne dauert es länger und länger bis das gespeicherte Aerosol sein Gleichgewicht erreicht. Gespeicherte grosse Kerne scheinen selbst nach mehreren Tagen nicht das volle Gleichgewicht zu erreichen.Die Gründe für die Einführung des Mylar Ballons statt des früher benützten Gummiballons werden gegeben.In Zusammenhang mit der radioaktiven Bestrahlung, welche für die Erzeugung des Ladungsgleichgewichtes gebraucht wird, wurde die Produktion von Kondensationskernen durch Alpha-Teilchen in stagnierender und bewegter kernfreier Luft untersucht. Es wurde festgestellt, dass keine Kondensationskerne erzeugt werden, wenn kernfreie Luft, welche sich mit 0.1 bis 20 Litern per Minute durch ein Rohrsystem mit 4.2 cm Durchmesser bewegt, von Polonium 210 mit 125 c bestrahlt wird.

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The research reported in this article has been supported in part by the Geophysics Research Directorate of the Air Force Cambridge Research Laboratories, through the European Office of the Air Research Division, United States Air Force under Contract AF 61 (052)-26 and by the Instrumentation Engineering Physics & Analysis Laboratory of the General Electric Co., Schenectady, New York under Retainer Agreement.     

Further investigations of the fog in the photo-electric condensation nucleus counter

Summary The effect on extinction of isothermal distillation, shrinking of the droplets by evaporation without recondensation of the liberated water vapour, coagulation and differential settling of the fog droplets which take place in the fog of a photo-electric nucleus counter and which can produce a small additional extinction («creep») in the first seconds after its formation, were numerically examined. The relative contribution of each process to the total creep observed is assessed. It is found that isothermal distillation can produce amounts of creep (up to 1.70%) which exceed considerably those caused by evaporation or coagulation. The results of these computations explain the occurrence of creep with concentrations greater than approx. 25 000 nuclei/cm³ in fog-tubes of 3.85 cm air-column diameter.That the disappearance of creep in fog-tubes of diameters 2.5 cm and less is due to the accelerated heat-flow from the walls of the narrow fog-tube was previously proved by reducing appropriately the diameter of the light pencil through the fog. In order to meet the objection that by restricting the cross section of the light pencil the fine structure of the fog comes into play, the increase in the travel time of the heat from the walls was achieved this time by using a photo-electric counter with a fog-tube of 8 cm diameter and a light beam of 2.8 cm diameter as in the «Standard Counter 1946». As expected, creep was found in every single measurement up to readings of 53%. Typical examples of the galvanometer pointer-movement and photographic records of the extinction during fog formation in such a wide fog-tube for readings between approx. 10 and 76% are given and their peculiarities discussed.The extinction over the range from 175 000 to 20 000 nuclei/cm³ was also measured with a red and a blue monochromatic interference filter and the results contrasted against the computed extinctions for these two wave lengths. It was ascertained that for the same number of nuclei the extinction for red light is in general larger than that for blue; the difference between the observed extinctions varies considerably, becoming zero or even negative. The most striking feature, however, is the different course of the extinction for the two wave lengths as a function of the number or size of the droplets.The size of the fog droplets in the counter was deduced from the extinction measurements for these two wave lengths and by collecting the falling droplets on coated slides. The radius of the droplets obtained by the optical method varies from 1.81 to 3.19 when the extinction decreases from 86 to 56%. The radius of the droplets as deduced from gelatine coated slides dyed with Naphtol Green B increases from 1.44 at 67.4% extinction (42 400 nuclei/cm³) to 6.30 at 15.6% (858 nuclei/cm³).

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Zusammenfassung Der Einflus der isothermalen Destillation, des Einschrumpfens der Tröpfchen durch Verdunstung ohne Wiederkondensation des freiwerdenden Wasserdampfes, des Zusammenfliessens und Absetzens der Nebeltröpfchen auf die Extinktion, welche im Nebel des photo-elektrischen Kernzählers stattfinden und die in den ersten Sekunden nach seiner Bildung eine kleine zusätzliche Extinktion (im folgenden Kriechen genannt) erzeugen können, wurde numerisch geprüft. Der entsprechende Beitrag jedes einzelnen der oben genannten Prozesse zum Gesamtbetrag des beobachteten Kriechens wurde abgeschätzt. Es wurde gefunden, dass isothermale Destillation zusätzliche Extinktions-Beträge (bis zu 1.70%) erzeugen kann, welche jene durch Verdunstung oder Zusammenfliessen der Tröpfchen verursachten, beträchtlich übersteigen. Die Resultate dieser Berechnungen erklären das Auftreten des Kriechens bei Konzentrationen grösser als ca. 25 000 Kerne per cm³ in Nebelrohren von 3.85 cm Luftsäulen-Durchmesser.Dass das Verschwinden des Kriechens in Nebelrohren mit einem Durchmesser von 2.5 cm und weniger dem beschleunigten Wärmefluss von den Wänden des engen Nebelrohres zuzuschreiben ist, wurde früher durch eine entsprechende Verengung des Lichtbündels, welches zur Durchleuchtung des Nebels verwendet wird, bewiesen. Um dem Einwand zu begegnen, dass bei so starker Verkleinerung des Querschnittes des Lichtbündels, wie sie benützt wurde, schon die Feinstruktur des Nebels eine Rolle spielt, wurde diesmal die Verlängerung der Laufzeit der Wärme von den Wänden durch Erweiterung des Nebelrohres auf 8 cm Durchmesser erzielt, während der Durchmesser des Lichtbündels mit 2.8 cm — wie im «Standard photo-elektrischen Kernzähler 1946» — unverändert belassen wurde. Entsprechend den Erwartungen wurde bei jeder einzelnen Messung bis zu Lesungen von 53% Kriechen festgestellt. Typische Beispiele der Bewegung des Galvanometer-Zeigers und photographische Aufzeichnungen der Extinktion während der Nebelbildung in einem solchen weiten Nebelrohr werden für Lesungen zsischen ca. 10 und 76% gegeben und ihre Eigentümlichkeiten besprochen.Die Extinktion für Konzentrationen zwischen 175 000 und 20 000 Kernen per cm³ wurde auch mit einem roten und blauen Interferenz-Filter gemessen und die Resultate den für diese zwei Wellenlängen berechneten Extinktionen gegenübergestellt. Es wurde festgestellt, dass bei der gleichen Kernzahl die Extinktion für rotes Licht im allgemeinen grösser ist als jene für blaues; die Differenz zwischen den beobachteten Extinktionen schwankt beträchtlich, wird null oder sogar negativ. Am auffallendsten ist jedoch der verschiedene Verlauf der Extinktion für die zwei Wellenlängen als Funktion der Zahl oder Grösse der Tröpfchen.Die Grösse der Nebeltröpfchen im Nebelrohr des photo-elektrischen Kernzählers wurde aus den Extinktions-Messungen in diesen zwei Wellenlängen und durch Auffangen der fallenden Tröpfchen auf Mikroskop-Objektträgern und Deckgläsern, welche mit gefärbter Gelatine überzogen waren, bestimmt. Der Radius der Tröpfchen, welcher mittels der optischen Methode ermittelt wurde, liegt zwischen 1.81 und 3.19 , wenn die Extinktion von 86 auf 56% abnimmt.Der Tröpfchenradius, wie er aus den Flecken auf den Mikroskopgläschen, deren Gelatineüberzug mit Naphtol Grün B eingefärbt war, bestimmt wurde, wächst von 1.44 bei 67.4% Extinktion (42 400 Kerne per cm³) auf 6.30 bei 15.6% (858 Kerne per cm³).

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The research reported in this article has been sponsored and supported in part by the Geophysics Research Directorate of the Air Force Cambridge Research Center, Air Research and Development Command, United States Air Force, under Contract AF 61(052)-26, through the European Office, ARDC in Brussels.     

A Universal Diffusion Battery

Summary In order to examine the explanation put forward to us privately that the marked influence of the air-flow on the value of the diffusion coefficient as determined by the dynamic method is due to unequal flow through the channels of the diffusion apparatus used hitherto, a novel diffuser — called Universal Diffusion Battery — has been constructed in which the air-flow through each channel can be equalised.The new diffusion battery is described and its advantages outlined. Its application also shows that with equal flow through each channel the dependence of the diffusion coefficient on the air-flow (i.e. that higher diffusion constants with higher flow rates are obtained) still exists. A comparison of the diffusion coefficients as measured with the diffusion batteries of the old and new types is given.The explanation based on irrefutable theoretical considerations that this dependence of the diffusion coefficient on the air-flow is caused by the heterogeneity of the condensation nuclei in the aerosol, as given byPollak & Metnieks some time ago, is apparently the correct one or it accounts at least for the greatest part of the phenomenon.

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Zussamenfassung Um die Erklärung, welche uns privat mitgeteilt wurde, zu prüfen, dass der ausgesprochene Einfluss der Luftstromgeschwindigkeit auf die Grösse des mit der dynamischen Methode bestimmten Diffusionskoeffizienten der verschiedenen Durchströmung der Kanäle des bisher verwendeten Diffusionsapparates zuzuschreiben ist, wurde ein neuartiger Diffusionsapparat, den wir «Universelle Diffusions Batterie» nennen, konstruiert, in welchem die Luftstromgeschwindigkeit durch jeden Kanal gleichgemacht werden kann.Die neue Diffusionsbatterie und ihre Vorteile werden beschrieben. Ihre Anwendung zeigt, dass auch mit gleicher Luftstromgeschwindigkeit durch jeden Kanal die Abhängigkeit der Diffusionskoeffizienten von der Luftstromgeschwindigkeit — nämlich, dass höhere Diffusionskonstanten mit grösseren Luftstromgeschwindigkeiten erhalten werden — doch besteht. Es werden die Resultate einer Vergleichung der Werte des Diffusionskoeffizienten, wie siebei Benützung der Diffusionsapparate der alten und neuen Bauart erhalten werden, mitgeteilt.Die Erklärung, welche sich auf unwiderlegbare theoretische Überlegungen stützt, dass die Abhängigkeit des Diffusionskoeffizienten von der Luftstromgeschwindigkeit durch die Heterogenität der Kondensationskerne verursacht wird — wie sie vor einiger Zeit vonPollak & Metnieks, gegeben wurde — scheint die richtige zu sein oder erfasst wenigstens den grössten Teil der Erscheinung.

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The research reported in this article has been sponsored and supported in part by the Geophysics Research Directorate of the Air Force Cambridge Research Center, Air Research and Development Command, United States Air Force, under Contract AF 61(052)-26, through the European Office, ARDC in Brussels.