Röntgenstrahlung zur Strukturanalyse

• Strahlung für die Strukturanalyse– Feinstruktur Untersuchung, das heißt zur Beugung der

Röntgenstrahlen an kristallinen Gittern oder Objekten mit Abständen im Bereich von 0,1 nm

– Grobstruktur Untersuchung: Durchleuchtung zur Materialprüfung

Inhalt

106

103

1

0,1 1 10 100 1000 1.000.000

Absorption von Röntgenstrahlen nach einem Beryllium Fenster

Photoeffekt

Kohärente Streuung

Compton-Effekt

Paarbildung

Röntgen mit 45 kV

Erwünscht

Gefürchtet!

1,55 0,31

Å

Röntgenröhre zur Feinstruktur-Untersuchung mit Beryllium Fenster

B

40 kV 30 mA

Für Beugungsversuche in der „Feinstrukturanalyse“ ist langwellige Strahlung erwünsch: Das Fenster aus 0,4 mm Be ist nahezu für alle Wellenlängen transparent!

0,4 mm Beryllium Fenster

Heizstrom 4 A

Transmission von 0,4 mm Beryllium in Abhängigkeit von der Energie der Röntgenstrahlung

4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 240,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

I/I0D

urc

hlä

ssig

keit

I/I0

Energie der Strahlung [keV]3,10 1,55 1,03 0,78 0,62 0,52

Wellenlänge [Å]

Cu-Anode mit Brennfleck 0,5 * 8 mm

Cu-Anode mit Beryllium Fenster

Fenster für „Punktfokus“

Fenster für „Strichfokus“

Ausführung einer Feinstruktur-Röhre

Kathode

• Zwischen der Kathode und dem Gehäuse liegen 40 kV

Kathode mit Wehnelt-Zylinder

Wasserzuführung

• Das Wasser sprüht durch den Spalt auf die Rückseite der Anode

Röntgenstrahlung zur Beugung in der Feinstrukturuntersuchung

Feststehende Röhren oder Drehanoden aus

• Kupfer (E=8 keV, λKα = 0,154 nm) oder

• Molybdän (E=16 keV, λKα = 0,07 nm)

• Das Material im Röhrenfenster, 0,4 mm Beryllium, absorbiert praktisch nicht, denn die „weiche“ Strahlung ist erwünscht: – Weiche Strahlung zeigt einen hohen Streuquerschnitt

für kohärente Streuung– Allerdings: die „weichen“ Anteile ionisieren durch den

Photoeffekt (~1/ E3), schädigen organisches Material– Diese Strahlung ist deshalb zur medizinischen

Durchleuchtung völlig ungeeignet

• Röntgenröhren zur Feinstruktur Untersuchung strahlen praktisch ohne Filter (0,4 mm Be-Fenster)– Langwellige Anteile sind erwünscht, wegen starker Anregung

kohärenter Streuung– Aber: Wegen der ionisierender Wirkung und hohen Absorption ist

diese Strahlung zur medizinischen Durchleuchtung völlig ungeeignet

• Röntgenröhren zur Grobstruktur Untersuchung (Durchleuchtung) sind – wie Röhren für medizinisches Röntgen - mit 2,5 mm Al Filter, ausgestattet– absorbiert langwellige Strahlung mit Energie unter 20 keV, sie

trägt – wegen hoher Absorption durch Photoeffekt – nicht zur Durchleuchtung bei

Zusammenfassung

Äußerste Vorsicht beim Umgang mit Feinstrukturröhren! Schwere Strahlenschäden drohen!

finis