Umwandlungsprozesse:
Die kinetische Energie der Elektronen kann sich auf zwei Arten in
Röntgenstrahlung umwandeln:
Bremsstrahlung: Das Elektron gerät in die Nähe eines
Atomkerns, wird von ihm angezogen und schwenkt auf eine Umlaufbahn
ein.
Elektron und Atomkern bilden kurzzeitig einen sich drehenden Dipol, der
eine Hertzsche Welle abstrahlt. Die dafür benötigte Energie stammt aus
der kinetischen Energie des Elektrons, so dass dieses an
Geschwindigkeit verliert.
Dieser Prozess ist mit einem teilweise unelastischen Stoß zweier Kugeln
vergleichbar.
Die Wellenlänge der freigesetzten Röntgenstrahlung kann abhängig vom
Abstand des Elektrons zum Kern jeden Wert bis zu einer bestimmten
Untergrenze annehmen. Die Untergrenze wird dadurch bestimmt, dass das
Elektron nicht mehr als seine gesamte Energie freisetzen kann. Diese
Untere Grenze wird als Grenzwellenlänge bezeichnet.
Charakteristische Strahlung: Das Elektron
(Primärelektron) stößt mit einem anderen Elektron zusammen, dass sich
auf einer inneren Schale eines Atoms befindet. Beide vollziehen einen
elastischen Stoß.
Dieses zweite Elektron (Sekundärelektron) verlässt das Atom vollständig
und hinterlässt eine Lücke. (1) Das Primärelektron verlässt
ebenfallsvollständig das Atom mit reduzierter kinetischer Energie.
(2)
Die nun entstandene Lücke wird von einem Elektron aus einer höheren
Schale aufgefüllt, sie wandert gewissermaßen nach oben. (3)
Beim Fall des Elektrons in die Lücke wird Energie in Form von
Röntgenstrahlung freigesetzt.
Die dabei freigesetzte Röntgenstrahlung kann nur bestimmte Wellenlängen
haben (Linienspektrum), da nur bestimmte Energiepakete freigesetzt
werden, die durch den Abstand der Schalen beim Rekombinationsvorgang
(3) bestimmt werden. Diese Wellenlängen sind für jedes Material
charakteristisch.
Spektrum: Überlagerung von Brems- und
Linienspektrum
Das entstehende Spektrum einer Röntgenröhre setzt sich aus dem
kontinuierliche Bremsspektrum und dem Linienspektrum zusammen. Erhöht
man die Spannung UA, so verschiebt sich das Bremsspektrum
hin zu kleineren Wellenlängen, die einer höheren Energie entsprechen.
Das Linienspektrum bleibt aber unverändert, da es nur vom
Anodenmaterial abhängt. |
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