Röntgenstrahlen Charakteristische Strahlung

Präsentation zum Thema: "Röntgenstrahlen Charakteristische Strahlung"—  Präsentation transkript:

1 Röntgenstrahlen Charakteristische Strahlung

2 Inhalt Aufbau einer Röntgenröhre Erzeugung von Röntgenstrahlung:
Bremsstrahlung Charakteristische Strahlung Berechnung der Wellenlängen

3 Frequenzbereiche der Oszillatoren: Röntgenstrahlung
Technische Schwingkreise Molekül-schwingungen Valenz Elektronen 380 nm Violett 7,9 1014Hz 780 nm rot 3,8 1014Hz Innere Orbitale Kern-reaktionen

4 Charakteristische Strahlung
Atomare Anregung durch Ionisation auf einer inneren Schale

5 Ionisation in der innersten Schale
Diese - Energie-arme- Strahlung wird von Luft absorbiert („Vakuum UV“) 32 21 43 31 K L M N Die Zahlen stehen für die Nummern der Schalen (n, m) zur Berechnung der Wellenlänge der emittierten Strahlung

6 Ionisation in der zweiten Schale
32 43

7 Übergänge für Röntgenstrahlung
Schema der Übergänge bei der Emission der charakteristischen Röntgenstrahlung

8 Erinnerung: Wellenlänge der Strahlung bei Bahnwechsel
1m Wellenlänge der emittierten elektromagnetischen Strahlung bei Übergang von Bahn m zu n RH = 1,09678·107 1/m Rydberg-Konstante für das H-Atom Z 1 Kernladungszahl Gilt streng für Wasserstoff und „ Wasserstoff ähnliche“ Atome mit nur einem Valenzelektron Quelle zur Berechnung der Wellenlängen für alle Atome:

9 Ein Beispiel für den Gebrauch der NIST Datenbank (1)
Aufruf der Seite

10 Ein Beispiel für den Gebrauch der NIST Datenbank (2)
Eingabe der Daten, hier: Kalpha1 Übergang in Cu, Ordnungszahl Z = 29

11 Ein Beispiel für den Gebrauch der NIST Datenbank (3)
Ergebnis: Kalpha1 Übergang in Cu, Ordnungszahl Z = 29 liegt bei 8048 eV

12 Ein Beispiel für den Gebrauch der NIST Datenbank (4)
Suche nach λ bei Kα und Kβ Übergängen in Cu, Ordnungszahl Z = 29

13 Emissionslinien einer Röhre mit Cu-Anode
Cu Anode (Z=29) 2,5GHz Mikro-wellenherd 50 Hz (Netz) 780 nm rot 3,8 1014Hz 380 nm Violett 7,9 1014Hz 0,139 nm Cu Kβ 0,154 nm Cu Kα

14 Die Energie 1 eV entspricht 1,60 ·10-19 J
Wellenlänge der Strahlung bei Wechsel von Bahn 2 zu 1 (von Schale L zu K ) für die wichtigsten Anoden-Materialien Kα - Strahlung Element Ladungs-zahl Kα - Wellenlänge [nm] Energie [keV] W 74 0,0209 59 Rh 45 0,061 20 Mo 42 0,071 18 Cu 29 0,154 8,0 Quelle: Die Energie 1 eV entspricht 1,60 ·10-19 J Die Berechnung f = R·Z2·(1/n2-1/m2) zeigt leicht unterschiedliche Werte: Das Modell des Wasserstoffatoms ist für größere Atome -immerhin- eine Näherung

15 Wellenlängen der Kα-Strahlung
Cu λ ~ 1/Z2 Mo Rh W Kernladungszahl Quelle:

16 Zusammenfassung Die angeregten Atome der Anode emittieren charakteristische Strahlung Näherung zur Berechnung der Wellenlängen nach Bohrs Modell für Wasserstoff-ähnliche Atome. Bei Übergang von Schale m zu n λ = 1/(RH·Z2)/(1/n2-1/m2) [m] Mit der “Rydbergkonstanten” RH = 1,097·107 [1/m] In Atomen mit mehreren Schalen erzeugt die Kopplung zwischen den Elektronen weitere Energie-Niveaus  Mit Bohrs Modell nicht zu beschreiben Quelle für genaue Zahlenwerte:

17 finis 32 21 43 31 K L M N Die Zahlen stehen für die Nummern der Schalen (n, m) zur Berechnung der Wellenlänge der emittierten Strahlung