M P - Inhaltsverzeichnis - Biologische Wirkungen Ionisierender Strahlung

Röntgenstrahlen


Einteilung der Röntgenstrahlung

Erzeugung der Röntgenstrahlung

Grenzwellenlänge

Wirkungsgrad und Strahlungsleistung

Eigenschaften der Röntgenstrahlen

Anwendung der Röntgenstrahlen

Die analog aufzeichnenden Röntgenverfahren und Röntgenfilme werden heute durch digitale Röntgenverfahren und digitale Speichermedien ersetzt.

Begriffe:		Röntgenstrahlen	Röntgenbremsstrahlung 
charakteristische Röntgenstrahlung	Energie eines Elektrons 
Grenzwellenlänge	Röntgenröhre	Glühkathode 
Anode		Beschleunigungsspannung	Kollimator 
Wirkungsgrad	Strahlungsleistung	Elektrische Leistung 
Röntgendiagnostik	Röntgentherapie	Materialforschung 
Materialprüfung		Röntgenstrahlbeugung 

Formeln: Eigenschaften von Röntgenstrahlen

1. Energieverlust eines Photons und Wellenlänge der emittierten Strahlung
L = h c/(DE)
....................... L = Wellenlänge der emittierten Strahlung
...................... DE = Energieverlust des Elektrons
....................... h = 6,63 · 10-34 Js Plancksches Wirkungsquantum 
....................... c = 2,99 · 108 m/s Vakuumlichtgeschwindigkeit

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2. Energie eines Elektrons nach Durchlaufen der Röhrenspannung U:
Ee- = e U..................... e = 1,602 · 10-19 C Elektronenladung

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3. Grenzwellenlänge und Photonenenergie:
Elektronen werden durch die Röhrenspannung U beschleunigt.
Die Grenzwellenlänge stammt von Elektronen, deren gesamte kinetische 
Energie in Strahlungsenergie Egrenz umgewandelt.

Energie der beschleunigten Elektronen : Ee- = e U

Photonenenergie: Egrenz = h c/l = e U

Grenzwellenlänge: ... l = h · c/(e U)
Plancksches Wirkungsquantum .............. h = 6,63 · 10-34 Js
Vakuumlichtgeschwindigkeit ............... c = 2,99 · 108 m/s
Elektronenladung ......................... e = 1,602 · 10-19 C

Grenzwellenlänge (nm) = 1,24 / U (kV)
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4. Wirkungsgrad und Strahlungsleistung einer Röntgenröhre:
Wirkungsgrad w = C · U · Z
....................... Konstante ........ C = 1 · 10-6 /kV
....................... Röhrenspannung ... U
....................... Kernladungszahl .. Z
....................... des Anodenmaterials

Strahlungsleistung einer Röntgenröhre

Ir = w · P = w · I · U = C · Z · I · U²
....................... Strahlungsleistung Ir
....................... Elektr. Leistung... P = I · U (W)
....................... Röhrenstrom ....... I (A)
....................... Röhrenspannung .... U (V)
 

Rechnungen Eigenschaften von Röntgenstrahlen

1. Energieverlust eines Photons und Wellenlänge der emittierten Strahlung:
Ein Elektron verliert durch Wechselwirkung mit dem Anodenmaterial
20 keV an Energie, die als Photon emittiert wid. Berechne die 
Wellenlänge der emittierten Strahlung in nm.
Angaben : ..... Energieverlust ............DE = 20 keV
............... Plancksches Wirkungsquantum h = 6,63 10-34  Js
............... Lichtgeschwindigkeit ...... c = 2,99 108  m/s
............... Elektronenvolt ......... 1 eV = 1,602 0-19  J
Ergebnis: Die Wellenlänge der emittierten Strahlung ist ...... nm.

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2. Grenzwellenlänge einer Röntgenröhre:
Angaben : Berechne die Grenzwellenlänge der 
Röntgenbremsstrahlung
......... für eine Röntgenröhre mit einer Röhrenspannung 
......... U = 120 kV
Ergebnis: Die Grenzwellenlänge beträgt ...... nm.

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3. Grenzwellenlänge eines Linearbeschleunigers:
Angaben : Berechne die Grenzwellenlänge der Röntgenbremsstrahlung
......... für einen 12 MeV Linearbeschleuniger.
Ergebnis: Die Grenzwellenlänge beträgt ...... nm.

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4. Wirkungsgrad und Strahlungsleistung einer Röntgenröhre:
Angaben : Röntgenröhre mit Wolframanode: Z = 74
......... Röhrenspannung ............... U = 120 kV
......... Röhrenstrom .................. I = 2 mA
......... Konstante des Wirkungsgrades.. C = 1 · 10-6  /V
Ergebnis: Der Wirkungsgrad beträgt ...... = ...... % .
......... Die Strahlungsleistung ist ..... W.
Schema Röntgenröhre
 

Übung Erzeugung und Eigenschaften von Röntgenstrahlen

1. Skizziere den Aufbau einer Röntgenröhre:
Beschrifte die Teile einer Röntgenröhre und zeichne den 
Elektronenfluss und die emittierte Röntgenstrahlung ein. Zeichne 
die Messgeräte für Röhrenstrom und Röhrenspannung ein.
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2. Skizziere des Spektrum der Röntgenbremsstrahlung und der 
charakteristischen Röntgenstrahlung:
Zeichne die Grenzwellenlänge ein und gib die Formel dafür an.

 
Fragen Erzeugung und Eigenschaften der Röntgenstrahlung


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