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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 ) auf ein Target hin beschleunigt und dort abgebremst werden.
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.
