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  • Folie 1
  • Rntgenstrahlen Erzeugung in Rntgenrhren
  • Folie 2
  • Inhalt Aufbau einer Rntgenrhre Erzeugung von Rntgenstrahlung: Bremsstrahlung Charakteristische Strahlung Berechnung der Wellenlngen
  • Folie 3
  • 380 nm Violett 7,9 10 14 Hz 780 nm rot 3,8 10 14 Hz Technische Schwingkreise Molekl- schwingungen Valenz Elektronen Innere Orbitale Frequenzbereiche der Oszillatoren: Rntgenstrahlung Kern- reaktio nen
  • Folie 4
  • Aufbau einer Rntgenrhre Heizstrom 4 A Brems- strahlung Nach ca. 10 -8 s: Charakteristische Strahlung Rhrenspannung 45 kV Rhrenstrom 30 mA Rhrenfenster aus 2,5 mm Al zur Durchleuchtung in Medizin und Technik oder aus 0,4 mm Beryllium zur Beugung an Kristallen
  • Folie 5
  • Emission einer Rntgenrhre Bremsstrahlung, abhngig von der Spannung zwischen Kathode und Anode Charakteristische Strahlung, abhngig von der Spannung zwischen Kathode und Anode und vom Material der Anode
  • Folie 6
  • Beispiel fr den Gebrauch der Einheit Elektronenvolt 50 keV ist die Energie eines Elektrons, das durch eine Spannung von 50 kV beschleunigt wurde. (Diese Einheit ist handlicher als die Angabe von 8. 10 -18 J) 50 kV Beim vollstndigen Abbremsen des Elektrons an der Anode wird diese Energie in Bremsstrahlung verwandelt
  • Folie 7
  • Einheit 1eV Energie- erhaltung, mit 11 Wellenlnge in , (= 0,1nm), U in Kilovolt Umrechnung der Beschleunigungs-Spannung in V zu Wellenlnge in nm Bei Beschleunigungsspannung 124 kV wird Strahlung mit = 0,1 = 0,01 nm emittiert (liegt im Rntgen Bereich des Spektrums)
  • Folie 8
  • Die Bremsstrahlung Beim Aufprall auf die Anode wird das Elektron abgebremst: Die zeitliche nderung des Elektronenstroms induziert ein zeitlich vernderliches magnetisches Feld Dadurch wird ein elektrisches Wirbelfeld induziert Die sich zeitlich ndernden Felder werden mit Lichtgeschwindigkeit abgestrahlt
  • Folie 9
  • Ein schwingendes magnetisches Felds erzeugt ein schwingendes elektrisches Feld
  • Folie 10
  • Charakteristische Strahlung Atomare Anregung durch Ionisation auf einer inneren Schale Quelle fr Zahlenwerte: http://physics.nist.gov/PhysRefData/XrayTr ans/Html/search.htmlhttp://physics.nist.gov/PhysRefData/XrayTr ans/Html/search.html
  • Folie 11
  • Fenster bei Ruf der NIST Datenbank fr Wolfram, z. B.
  • Folie 12
  • Fenster nach Get Transition
  • Folie 13
  • Strahlungsemission bei Ionisation grerer Atome durch Sto in der innersten Schale 31 32 43 Die Zahlen stehen fr die am bergang beteiligten Nummern der Schalen (n, m) 21 Bei bergngen auf inneren Schalen liegen die Frequenzen im Rntgen- Bereich ~ 1/Z 2
  • Folie 14
  • Spektrum einer Rntgenrhre mit Wolfram Anode =10 -10 m Bremsspektrum und charakteristische Strahlung einer W-Anode bei 160 kV Betriebsspannung (z. B. fr Grobstrukturuntersuchung). Quelle: Pohl, Optik und Atomphysik
  • Folie 15
  • 2,5GHz Mikro- wellenherd 50 Hz (Netz) 380 nm Violett 7,9 10 14 Hz 780 nm rot 3,8 10 14 Hz Emissionslinien einer Rhre mit Cu-Anode W Anode (Z=74) 0,02 nm Cu K
  • Folie 16
  • Zusammenfassung Aufbau einer Rntgenrhre: Zwischen einer Glhkathode und der Anode liegt Hochspannung (40-100 kV) Zwei voneinander unabhngige Prozesse verursachen Rntgenstrahlung: Auf der Anode abgebremste Elektronen senden Bremsstrahlung aus Bei Beschleunigung mit Spannung U in [kV] folgt die Wellenlnge in [ ] = 12,4 / U [ ] (1 = 0,1 nm) Die angeregten Atome der Anode emittieren zustzlich charakteristische Strahlung
  • Folie 17
  • finis Heizstrom 4 A Rhrenspannung 45 kV Rhrenstrom 30 mA Emission der Bremsstrahlung bei Ankunft des Elektrons, verzgert folgt die Emission der charakteristischen Strahlung