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With the Franck–Hertz experiment described here the inelastic collision of electrons with mercury atoms and the ultraviolet emission of the excited atoms can be observed simultaneously. The Franck–Hertz tube is a four electrode tube with a concentric system and a quartz window. An electron current stabilization allows the observation of a stepwise increase in light intensity by means of a photomultiplier. The emission spectrum shows the Hg 2536-Å line and two molecular emission bands arising from Hg dimer and trimer transitions. The light emission from the trimer state reveals the influence of geometrical factors of the tube at different accelerating potentials.

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An ZnS-Einkristallen wurde die Intensität verschiedener Emissionsbanden in Abhängigkeit von der 60-kV-Elektronenstrahldichte (10-10 bis 1 A/cm2) und der Temperatur (80 bis 450°K) aufgenommen. Bei hohen Anregungsdichten wurde mit Elektronenstrahlimpulsen (50 ms) gemessen. Die bei geringen Elektronenstrahldichten lineare Lumineszenzcharakteristik geht bei einigen Banden in einen sublinearen Bereich über, in dem die Lumineszenz etwa mit der Wurzel aus der Anregungsintensität steigt, und wird dann allmählich wieder linear. Der sublineare Bereich verschiebt sich mit abnehmender Temperatur zu geringeren Elektronenstrahldichten hin und beginnt z. Tl. bereits bei 10-9 A/cm2. Bei 10-1 A/cm2 und darüber spielt die Erwärmung der vom Elektronenstrahl getroffenen Stelle eine Rolle. Dies ergibt sich aus der Abschätzung der Temperaturerhöhung und dem Temperaturkoeffizienten der Lumineszenz. Ist der Temperaturkoeffizient negativ, so bewirkt die Erwärmung, daß die Lumineszenz immer schwächer ansteigt oder sogar mit steigender Anregungsintensität wieder abnimmt. Dagegen nimmt die Lumineszenz bei hohen Elektronenstrahldichten superlinear mit der Anregung zu, wenn die Lumineszenzausbeute einen positiven Temperaturkoeffizienten besitzt. Bei den von uns untersuchten Kristallen gibt es keine echte Sättigung der Lumineszenz. Dieses Ergebnis steht in Übereinstimmung mit dem RIEHL-SCHÖNSchen Modell für den Leuchtmechanismus in ZnS-Phosphoren. Der Begriff der Sättigung von Leuchtzentren wird nicht benötigt.

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