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Wolfgang Paul (1913 - 1993), Deutschland

Nobelpreis für Physik 1989

Bild: Prof. Dr. Wolfgang Paul [2]

für seine Entwicklung der "Paul-Falle", eines elektrischen Vierpolfeldes zum Einschluss und zur Untersuchung weniger Ionen oder Elektronen über einen längeren Zeitraum

Wolfgang Paul steht für Pionierleistungen auf dem Gebiet der Teilchenphysik. Der von 1952 bis zu seiner Emeritierung 1981 an der Universität Bonn lehrende gebürtige Sachse ist vor allem für seine Forschungen zum Thema Massenspektrometrie, Isotopentrennung und Teilchenstrahlen bekannt, die er bereits vor dem zweiten Weltkrieg begann. Er befasste sich aber auch mit den Auswirkungen dieser Strahlen auf biologisches Gewebe. Dies zeigt sich in seinen Publikationen zum Thema Strahlenbiologie, Dosimetrie und den therapeutischen Einsatz von Elektronenstrahlen in der Medizin. Darüber hinaus führte ihn seine Lebenserfahrung und Fachkenntnis zu politischem Engagement als Mitunterzeichner des Göttinger Manifests, das sich 1957 gegen die atomare Bewaffnung der Bundesrepublik Deutschland richtete und bemerkenswerterweise wohl eine direkte Folge der Forschungsrestriktionen seitens der alliierten Militärverwaltung im Nachkriegsdeutschland war, die ihn vorübergehend zwangen, schwerpunktmäßig auf dem Gebiet der Strahlenbiologie zu arbeiten.[1]

Ionenseparator I

PatentzeichnungBild vergrößert anzeigenFigur 1: Elektrodenanordnung für Ionenseparation (aus DE 944 900 B )

Seine Patentanmeldungen liegen jedoch nicht auf medizinischem oder biologischem Gebiet, sondern auf dem physikalischen Sektor, nämlich der Teilchenphysik. Das mit seinem engen Mitarbeiter Helmut Steinwedel angemeldete "Verfahren zur Trennung bzw. zum getrennten Nachweis von Ionen verschiedener spezifischer Ladung" ist ein Beispiel dafür (pdf- Datei DE 944 900 B ). In der Figur 1 ist ein Aufbau der für das Verfahren notwendigen Vorrichtung schematisch dargestellt (oben: perspektivisch, unten: Schnittansicht). Sie weist rotationssymmetrische, hyperbelförmige Elektroden A, B auf und nutzt zur Erzeugung von Ionen im Raum zwischen A und B aus der Kathode K austretende schnelle Elektronen. Die so gebildeten Ionen bewegen sich in Folge in einem von den Elektroden A, B ausgehenden zeitlich periodischen elektrischen Feld, das diese entsprechend ihrer Ladung auf stabile oder instabile Bahnen zwingt, wodurch sie getrennt und auch getrennt registriert werden können. Im Rahmen dieser Anmeldung werden auch weitere Elektrodenanordnungen offenbart, die letztlich die heute unter dem Namen "Quadrupol-Ionenfalle" oder auch "Paul-Falle" bekannte Konfiguration zeigen, für die Professor Paul mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde.

Ionenseparator II

PatentzeichnungBild vergrößert anzeigenFigur 2: Ionenseparator (aus US 2 950 389 A )

Aus dem gleichen Gebiet stammt auch seine verbesserte Ionenseparationsvorrichtung aus pdf- Datei US 2 950 389 A , die in Kooperation mit den damaligen Siemens-Schuckert-Werken (Heinz Fröhlich) entstand. Mit Siemens bestand seit seinen Forschungsarbeiten in den frühen 1940er Jahren eine produktive Verbindung, da er an Messungen der dort entwickelten Beschleunigeranlagen mitwirkte.[1] Die neuen Aspekte dieser Anmeldung zur Trennung von Ionen unterschiedlicher spezifischer Ladung betreffen die Nutzung eines zusätzlichen Überlagerungsfeldes zum bereits o.g. elektrischen Feld, das die Bahnen der Ionen bestimmt. Hierdurch werden Stabilitätsbereiche für Ionenbahnen geschaffen, die in der Hauptsache vom Elektrodenabstand und der sog. Hochfrequenzamplitude (a) abhängig sind sowie vom Gleichspannungsanteil und dem Elektrodenabstand (q) (x-Achse respektive y-Achse des Graphen in Figur 2 oberer Teil). Im unteren Teil der Figur 2 ist ein Querschnitt durch den apparativen Aufbau einer Anlage gezeigt, die ein solches Verfahren durchführen kann, wobei die wesentlichen Bestandteile durch die Elektroden 1, 3 im evakuierbaren Behälter 4 und die Ionenquelle 5 repräsentiert werden.

Patentdokumente zu Wolfgang Paul
PublikationsnummerJahrTitel
pdf-Datei DE 834 023 B   1948  Massenspektrograph 
pdf-Datei DE 944 900 B   1953  Verfahren zur Trennung bzw. zum getrennten Nachweis von Ionen verschiedener spezifischer Ladung 
pdf-Datei US 2 950 389 A   1957  Method of separating ions of different specific charges 

Quellen:

[1] BENETTE, R. & JOSHI, P.C.: The Encyclopaedia of Nobel Laureates, Physics 2004 - 1901. 2007, Dominant Publishers and Distributors, New Delhi, 1. überarb. und aktual. Aufl., 2 Bände, S.249-252. ISBN 81-7888-491-7.
[2] Bildquelle: Privatarchiv R. Kissler

© 2016 Deutsches Patent- und Markenamt | 18.03.2016