Atomphysik
Die Röntgenröhre
Die Entstehung der Röntgenstrahlung
1895 entdeckte der Physiker Willhelm Konrad Röntgen die x-Strahlen.
Röntgenstrahlen entstehen durch starke Beschleunigung geladener Teilchen (meistens Elektronen). Dieser Effekt wird in der Röntgenröhre ausgenutzt, in der Elektronen zunächst von einer Glühwendel (Kathode) aus beschleunigt werden (dabei setzen sie keine Röntgenstrahlung frei, weil die Beschleunigung nicht groß genug ist) und anschließend auf die Anode treffen, in der sie stark abgebremst werden. Hierbei entsteht Röntgenstrahlung (Bremsstrahlung) und Wärme. Dabei werden Elektronen aus den Schalen der Metallatome herausschlagen. Die Löcher in den Schalen werden durch andere Elektronen aufgefüllt, wobei Röntgenstrahlung mit einer elementspezifischen Energie entsteht (charakteristische Röntgenstrahlung).
Diese Strahlung wird weder durch elektrische noch durch magnetische Felder abgelenkt. Röntgenstrahlen durchdringen Stoffe umso besser, je kleiner deren Elektronendichte ist. Sie ionisieren die durchstrahlte Materie.
Erhöht man in einer Röntgenröhre den Heizstrom der Glühkathode, so wird die Intensität der Röntgenstrahlung stärker, da mehr Elektronen an ihrer Erzeugung beteiligt sind. Das Leuchtschirmbild wird heller, das Durchdringungsvermögen der Strahlen ändert sich nicht. Dies nimmt zu, wenn die Beschleunigungsspannung steigt (Härte der Röntgenstrahlung nimmt zu). Extreme Härte erhält man bei Spannung von 500.000V zur Überprüfung von Schweißnähten.
Was ist ionisieren?
Zur ionisierenden Strahlung rechnet man Teilchenstrahlung, wenn die Energie ausreicht, Elektronen (auch über Zwischenreaktionen) aus einem Atom oder Moleküle herauszulösen. Strahlung ist ionisierend oberhalb der Ionisationsenergie (ca. 5eV). Im elektromagnetischen Spektrum haben nur die Gamma- und Röntgenstrahlen sowie ein Teil der UV-Strahlen genügend Energie.
Eigenschaften der Röntgenstrahlung zusammengefasst
- Wellenlänge ist kleiner als 1nm
- ionisierende Strahlung
- weder durch magnetische noch elektrische Felder ablenkbar
- unsichtbar
- wirkt wie UV-Licht fluoreszierend
- breitet sich gradlinig aus
- durchdring Materie je nach ihrer Dichte mehr oder weniger stark
