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Röntgenröhren: Aufbau, Funktion und Energieumwandlung

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Leo

1.10.2021

Physik

Alles zur Röntgenröhre/Röntgenstrahlung

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Elektrisches und magnetisches feld im nahbereich

Röntgenröhren: Aufbau, Funktion und Energieumwandlung

Die Aufbau und Funktion von Röntgenröhren sowie die Energieumwandlung bei Röntgenstrahlung sind fundamentale Konzepte in der Röntgenphysik. Die Röntgenröhre besteht aus einer Glühkathode und einer gekühlten Anode in einem evakuierten Gehäuse. Durch Erhitzung und Beschleunigung der Elektronen entsteht Röntgenstrahlung, die durch Bremsstrahlung oder charakteristische Strahlung erzeugt wird. Die Doppelwinkelkopplung im Röntgenspektrum ermöglicht die präzise Messung der Wellenlängen.

• Die Röntgenröhre wandelt elektrische Energie in Röntgenstrahlung um
• Das Spektrum zeigt charakteristische Peaks und eine kurzwellige Grenze
• Die Strahlungsintensität wird durch die Heizspannung beeinflusst
• Zwei Entstehungsprozesse: Bremsstrahlung und Absorption
• Die Doppelwinkelkopplung ist essentiell für die Wellenlängenmessung

...

1.10.2021

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Aufbau Ua Alles zur Röntgenröhre/Röntgenstrahlung Beschleunigungs- + spannung UB mmm Blende e PANZAN Anode mit Kühlung Heizspannung Röntgens

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Seite 2: Funktionsweise und Energieumwandlung

Die Röntgenstrahlung wird durch die Schrägstellung der Anode in Richtung der Blende reflektiert und trifft auf einen Kristall. Das Zählrohr misst die konstruktive oder destruktive Interferenz der Röntgenstrahlen.

Definition: Ein Spektrometer ist ein Messgerät zur Bestimmung der Intensität einzelner Wellenlängen in einem bestimmten Wellenbereich.

Example: Bei der Energieumwandlung wird elektrische Energie zunächst in kinetische Energie und dann in elektromagnetische Strahlung umgewandelt.

Highlight: Der Kristall dient als Messgerät für das Röntgenspektrum und hat keinen Einfluss auf die Wellenlänge der Peaks.

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Seite 3: Das Röntgenspektrum

Das Röntgenspektrum zeigt charakteristische Merkmale, wobei die Wellenlänge proportional zum Sinus des Winkels Alpha ist. Der Graph weist eine Definitionslücke im Bereich von 0-1 Grad auf und zeigt einen charakteristischen Verlauf mit mehreren Peaks.

Highlight: Die Beziehung zwischen Winkel und Wellenlänge wird durch die Formel 2d sinαα = nλ beschrieben.

Example: Der erste Peak erscheint bei etwa 1 Grad, gefolgt von einem kurzwelligen Bereich mit nahezu null Intensität.

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Entstehung der kurzwelligen Grenze

Die kurzwellige Grenze entsteht durch vollständige Abbremsung der Elektronen. Dabei wird die gesamte kinetische Energie in Strahlungsenergie umgewandelt.

Quote: "Die Elektronen geben, da sie stark abgebremst werden, unterschiedlich große Anteile ihrer kinetischen Energie ab."

Definition: Die Energieumwandlung an der kurzwelligen Grenze entspricht der maximalen Energieübertragung.

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Peaks im Röntgenspektrum

Die Peaks im Spektrum zeigen charakteristische Muster. Peaks mit gleicher Wellenlänge treten bei verschiedenen Ordnungen auf, wobei die Position vom verwendeten Kristall abhängt.

Example: Peak 1 n=1n=1 und Peak 3 n=2n=2 entsprechen derselben Wellenlänge.

Highlight: Die Verschiebung der Graphen resultiert aus den unterschiedlichen Kristallstrukturen.

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Entstehungsprozesse der Röntgenstrahlung

Röntgenstrahlung entsteht durch zwei Hauptprozesse: Bremsstrahlung und Absorption. Bei der Bremsstrahlung werden Elektronen durch das elektrische Feld des Atomkerns abgelenkt oder abgebremst.

Definition: Bremsstrahlung entsteht durch Abbremsung oder Richtungsänderung beschleunigter Elektronen.

Highlight: Je stärker die Beschleunigung oder Abbremsung, desto kurzwelliger ist die entstehende Strahlung.

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Charakteristische Peaks

Die Größe der Peaks hängt von den Energiedifferenzen der Elektronenübergänge ab. Der Sprung von der K- zur M-Schale erzeugt aufgrund der größeren Energiedifferenz einen kleineren Peak mit kürzerer Wellenlänge.

Example: K-M-Übergang führt zu höherer Frequenz und kürzerer Wellenlänge als K-L-Übergang.

Definition: Die Peakgröße korreliert mit der Energiedifferenz des Elektronenübergangs.

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Einfluss der Heizspannung

Die Kathodenspannung HeizspannungHeizspannung beeinflusst die Anzahl der beschleunigten Elektronen und damit die Intensität der Röntgenstrahlung.

Highlight: Die Heizspannung hat keinen Einfluss auf die Energie der einzelnen Photonen.

Definition: Die Heizspannung bestimmt die Elektronenanzahl und damit die Strahlungsintensität.

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1. Okt. 2021

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Röntgenröhren: Aufbau, Funktion und Energieumwandlung

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Leo

@leo.tgy

Die Aufbau und Funktion von Röntgenröhren sowie die Energieumwandlung bei Röntgenstrahlungsind fundamentale Konzepte in der Röntgenphysik. Die Röntgenröhre besteht aus einer Glühkathode und einer gekühlten Anode in einem evakuierten Gehäuse. Durch Erhitzung und Beschleunigung der Elektronen entsteht Röntgenstrahlung, die... Mehr anzeigen

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Die Röntgenstrahlung wird durch die Schrägstellung der Anode in Richtung der Blende reflektiert und trifft auf einen Kristall. Das Zählrohr misst die konstruktive oder destruktive Interferenz der Röntgenstrahlen.

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Die Kathodenspannung HeizspannungHeizspannung beeinflusst die Anzahl der beschleunigten Elektronen und damit die Intensität der Röntgenstrahlung.

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Seite 1: Grundlegender Aufbau der Röntgenröhre

Der Aufbau einer Röntgenröhre besteht aus mehreren essentiellen Komponenten, die für die Erzeugung von Röntgenstrahlung notwendig sind. Die Glühkathode wird durch eine Heizspannung erhitzt, wodurch Elektronen durch den glühelektrischen Effekt austreten. Diese werden dann durch die Beschleunigungsspannung zur Anode hin beschleunigt.

Definition: Der glühelektrische Effekt beschreibt das Austreten von Elektronen aus einem erhitzten Metall.

Highlight: Die Anode muss gekühlt werden, da bei der Abbremsung der Elektronen große Wärmemengen entstehen.

Vocabulary: Beschleunigungsspannung UBUB - Die elektrische Spannung, die die Elektronen zur Anode hin beschleunigt.

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

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Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

Android user

Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

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Jana V

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Lena M

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Timo S

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Sudenaz Ocak

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Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

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Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

Android user

Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

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Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

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Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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