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Wie entsteht Röntgenstrahlung? Eigenschaften und Nachweis einfach erklärt!

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Leander

17.11.2021

Physik

Röntgenstrahlung

Wie entsteht Röntgenstrahlung? Eigenschaften und Nachweis einfach erklärt!

Röntgenstrahlung ist eine Form elektromagnetischer Strahlung mit Wellenlängen zwischen 10⁻⁸ m und 10⁻¹² m. Sie wird in Röntgenröhren erzeugt und hat vielfältige Anwendungen in Medizin und Wissenschaft.

  • Charakteristische Röntgenstrahlung entsteht durch Elektronenübergänge in Atomen
  • Bremsstrahlung wird durch Abbremsung beschleunigter Elektronen erzeugt
  • Das Moseley-Gesetz beschreibt die Energien der charakteristischen Strahlung
  • Die Bragg-Bedingung ermöglicht die Röntgenstrukturanalyse von Kristallen
...

17.11.2021

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Lena, iOS Userin

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Physik

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17. Nov. 2021

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Wie entsteht Röntgenstrahlung? Eigenschaften und Nachweis einfach erklärt!

L

Leander

@leander

Röntgenstrahlung ist eine Form elektromagnetischer Strahlung mit Wellenlängen zwischen 10⁻⁸ m und 10⁻¹² m. Sie wird in Röntgenröhren erzeugt und hat vielfältige Anwendungen in Medizin und Wissenschaft.

  • Charakteristische Röntgenstrahlung entsteht durch Elektronenübergänge in Atomen
  • Bremsstrahlung wird durch Abbremsung beschleunigter Elektronen... Mehr anzeigen

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Röntgenstrahlung
Röntgenstrahlung ist elektromagnetische Strahlung mit einer
Wellen länge
und 1012m. Zur Erzeugung von
Röntgenstrahlung ve

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Röntgenstrahlung und ihre Erzeugung

Röntgenstrahlung ist eine Form elektromagnetischer Strahlung mit Wellenlängen zwischen 10⁻⁸ m und 10⁻¹² m. Zur Erzeugung von Röntgenstrahlung wird eine Röntgenröhre verwendet. In dieser werden Elektronen von einer Kathode zu einer Anode beschleunigt.

Vocabulary: Eine Röntgenröhre besteht aus einer Kathode ElektronenquelleElektronenquelle, einer Anode ZielmaterialZielmaterial und einem Vakuumgehäuse.

Es gibt zwei Hauptarten von Röntgenstrahlung:

  1. Charakteristische Röntgenstrahlung: Diese entsteht, wenn ein beschleunigtes Elektron ein Elektron des Anodenmaterials auf ein höheres Energieniveau hebt. Wenn andere Elektronen auf den freien Platz zurückfallen, wird charakteristische Röntgenstrahlung emittiert.
  2. Kontinuierliche Strahlung BremsstrahlungBremsstrahlung: Diese entsteht, wenn die beschleunigten Elektronen im Anodenmaterial abgebremst werden. Die Energie wird in Form von Röntgenphotonen abgegeben.

Highlight: Die maximale Photonenenergie der Bremsstrahlung wird durch die Beschleunigungsspannung in der Röntgenröhre bestimmt.

Das resultierende Röntgenspektrum setzt sich aus beiden Strahlungsarten zusammen und zeigt charakteristische Linien auf einem kontinuierlichen Hintergrund.

Das Moseley-Gesetz beschreibt die Energien der charakteristischen Röntgenstrahlung:

vv = R₁ · ZσZ - σ · 1/n121/n221/n₁² - 1/n₂²

Hierbei ist R₁ die Rydberg-Konstante, Z die Ordnungszahl des Elements, σ die Abschirmkonstante und n₁, n₂ die Hauptquantenzahlen der beteiligten Elektronenschalen.

Example: Die Kα-Linie entsteht bei Übergängen von der L-Schale n=2n=2 in die K-Schale n=1n=1.

Die Röntgenstrukturanalyse nutzt die Bragg-Reflexion zur Untersuchung von Kristallstrukturen. Die Bragg-Bedingung lautet:

n · λ = 2d · sinθθ

Dabei ist n die Beugungsordnung, λ die Wellenlänge der Röntgenstrahlung, d der Netzebenenabstand im Kristall und θ der Glanzwinkel.

Definition: Der Glanzwinkel ist der Winkel zwischen einfallendem Strahl und Netzebene, bei dem konstruktive Interferenz auftritt.

Durch Messung der Winkel bei bekannter Kristallstruktur kann die Wellenlänge der Röntgenstrahlung bestimmt werden. Umgekehrt lassen sich bei bekannter Wellenlänge Rückschlüsse auf die Kristallstruktur ziehen.

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Hans T

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Sarah L

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