Ph9 Röntgenstrahlung

Entstehung von Röntgenstrahlung In einer Röntgenröhre werden von der Kathode Elektronen emittiert, die im elektrischen Feld einer angelegten Hochspannung (1kV bis 100kV) zur Anode beschleunigt werden. Dort treffen sie auf das Anodenmaterial und werden abgebremst. Die Abbremsung kann auf zwei Arten erfolgen, die dann zur charakteristischen Röntgenstrahlung und zur Röntgen-Bremsstrahlung führt.

Charakteristische Röntgenstrahlung Auf der Seite zur Aufnahme und Abgabe von Energie haben Atome Photonen (Lichtquanten) im sichtbaren Lichtbereich ausgesendet. Diese Photonen entstehen, wenn Elektronen aus einer höheren Schale auf eine niedrigere Schale springen und dabei die Energiedifferenz der beiden Schalen als Photon abgeben. Bei der charakteristischen Röntgenstrahlung ist es ähnlich, nur dass das verwendete Anodenmaterial höhere Ordnungszahlen hat (z.B. Molybdän mit der Ordnungszahl 42). Dadurch sind die Elektronen auf den inneren Schalen stark an den Atomkern gebunden. Durch die hohe Energie der ankommenden Elektronen der Kathodenstrahlung können sie aber auf eine höhere Schale gehoben werden. In die dadurch entandene Lücke springen nun Elektronen aus höheren Energieniveaus und geben die Differenz der beiden Energieniveaus als Röntgenquant ab. Dabei ist die Energie des Röntgenquants jenseits des UV-Bereichs des elektromagnetischen Spektrums. Auf der Seite bei Leifiphysik siehst du in einem Applet die Entstehung der charakteristischer Röntgenstrahlung.

Röntgen-Bremsstrahlung Die Bremsstrahlung entsteht, wenn die ankommenden Elektronen der Kathodenstrahlung in die Atome der Anode eindringen und dadurch abgebremst werden. Sie verlieren dabei kinetische Energie. Der Energieverlust wird als Photon abgegeben. Auf der Seite bei Leifiphysik siehst du in einem Applet die Entstehung der Bremsstrahlung.

Das Spektrum einer Röntgenröhre setzt sich zusammen aus der Röntgen-Bremsstrahlung und der charakteristischen Röntgenstrahlung:

Der links beginnende und danach abfallende Berg ist die Bremsstrahlung, die herausragenden Peaks sind charakteristische Röntgenstrahlung.

Merke: Röntgenstrahlung ist hochenergetische elektromagnetische Strahlung jenseits des UV-Bereichs. Röntgenstrahlung kann Materie durchdringen und ionisieren und dabei Veränderungen am lebenden Organismus bis hin zu Krebs hervorrufen. Sie ist für den Menschen sehr gefährlich. Daher muss man die Zeiten, in denen man Röntgenstrahlung ausgesetzt ist, minimieren.

Im folgenden Video sieht man in den ersten 17 Minuten alte Filmaufnahmen, die mit Röntgenstrahlen gemacht wurden:	Anatomische Bewegungsstudien