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Röntgenstrahlen

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  • Lesezeit: 6 min
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Steckbrief

Röntgenstrahlung ist elektromagnetische Strahlung, die mit einer Röntgenröhre erzeugt wird. Sie ist ionisierend, wie die γ-Strahlung (aus dem Kern), und wird von Gewebearten unterschiedlich absorbiert bzw. transmittiert. Genutzt wird dieses Prinzip sowohl für konventionelle Röntgenaufnahmen als auch für moderne dreidimensionale Röntgen-Computertomografie (CT).

Es gibt 2 Arten von Röntgenstrahlung:

  • Bremsstrahlung

  • charakteristische Strahlung.

Bremsstrahlung: Bremsstrahlung ist die Strahlung, die entsteht, wenn Elektronen im elektrischen Feld des Target-Kerns abgebremst werden. Sie ist abhängig von der Anregungsspannung.

Charakteristische Strahlung: entsteht, wenn Elektronen aus den inneren Schalen des Targetmaterials herausgeschlagen und durch Elektronen aus höheren Schalen ersetzt werden. Die dabei freigesetzte Strahlung ist charakteristisch für das Targetmaterial.

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    Erzeugung von Röntgenstrahlung

    Röntgen- und Gamma(γ)-Strahlung sind beide hochenergetische, kurzwellige und durchdringende elektromagnetische Strahlungsarten und damit auch ionisierend. Physikalisch sind sie dem Wesen nach identisch. Der Unterschied besteht in der Erzeugung, nicht in der Wirkung. γ-Strahlung kommt aus dem Atomkern durch spontanen radioaktiven Zerfall. Röntgenstrahlen werden dagegen mithilfe einer Röntgenröhre oder mit einem Beschleuniger künstlich erzeugt.

    Röntgenröhre

    Eine Röntgenröhre ist eine evakuierte Röhre, in der Elektronen durch Glühemission freigesetzt werden, dann mit einer Spannungsdifferenz (Anregungsspannung Equation) auf ein Target hin beschleunigt und dort abgebremst werden.

    Image description
    Querschnitt durch eine Röntgenröhre für medizinische Anwendungen

    (Quelle: Zabel, Kurzlehrbuch Physik, Thieme, 2016)

    Die Kathode ist geerdet, eine kleine Wechselspannung sorgt für das Heizen eines Heizfadens, aus dem Elektronen durch Glühemission austreten. Zwischen Kathode und Anode liegt eine Spannung von (0,05–0,1 MV = Anregungsspannung), durch die die Elektronen beschleunigt werden. Beim Auftreffen im Targetmaterial der Anode (Wolfram) werden die beschleunigten Elektronen abgebremst und ihre kinetische Energie in Röntgenstrahlung umgewandelt. Allerdings wird nur etwa 1% der Energie in Röntgenstrahlung umgewandelt, der Rest heizt das Target auf. Die Anode wird durch einen Elektromotor in Rotation versetzt, damit der Brennfleck der auftreffenden Elektronen auf einen Kreisring verteilt wird, um ein Aufschmelzen des Targetmaterials zu vermeiden.

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      zuletzt bearbeitet: 02.11.2022
      Fachlicher Beirat: Prof. Dr. Dr. Hartmut Zabel, 20.02.2022
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