Röntgenstrahlung
Wilhelm Conrad Röntgen
- Deutscher Physiker (1845-1923)
- geboren in Lennep (Remscheid)
- studierte an der Universität von Zürich
- 1895 entdeckte er die X-Strahlen (Röntgenstrahlen) bei Experimenten mit Gasentladungsröhren - untersuchte Kathodenstrahlen
er beschoss in einer hochevakuierten Röhre Metalle mit schnellen Elektronen. Außerhalb der Röhre leuchtete ein Fluoreszenzschirm auf
- Nov 1895 Vortrag über seine Entdeckung
- Revolutionierte die Physik & die Medizin
- Viele Auszeichnungen (z. B. die Rumford-Medaille & der 1901 erstmalig vergebene Nobelpreis für Physik
- Weitere Entdeckungen: in den physikalischen Teilgebieten der Mechanik, Wärmelehre & der Elektrizität
Röntgenstrahlen
- Kurzwellige, elektromagnetische Strahlen mit Wellenlängen von etwa 0,25 bis 5 · 10-3 Nanometer, kürzer als die von sichtbarem Licht
- unsichtbar, von hohem Durchdringungsvermögen, nachweisbar durch Fluoreszenz, photographische Wirkung, Ionisationsvermögen
- entstehen entweder durch plötzliche Abbremsung elektrische Ladungen (Bremsstrahlung) oder bei Anregung von Atomen durch energiereiche Strahlung (ereignen sich beim Aufprall schneller Elektronen auf Materie)
- Nach dem Durchdringungsvermögen teilt man die Röntgenstrahlen in weiche (langwellige) und harte (kurzwellige) Strahlen ein
- durchdringen Materie scheinbar mühelos. Aber ob und wie stark das Material durchdrungen wird, hängt entscheidend von seiner Dichte und den Atomsorten ab, aus denen es zusammengesetzt ist. So durchdringen die Strahlen z.
B. bei einer medizinischen Röntgenaufnahme das umgebende Gewebe viel leichter als die Knochen - deshalb erscheinen diese auf einem photographischen Film heller als das Gewebe. Allgemein nimmt beim Durchdringen von Materie die Strahlungsintensität mit der Dicke stark ab. Als Maß für diese Eigenschaft dient die so genannte Halbwertsdicke. Sie gibt praktisch die Wegstrecke durch das Material an, bei der die anfängliche Intensität auf die Hälfte zurückgegangen ist
Erzeugung
- mit Hilfe einer Röntgenröhre (eine hoch evakuierte Vakuumröhre)
- Röntgenröhre:
o hochevakuierte Röhre zur Erzeugung von Röntgenstrahlen
o Als Kathode dient ein Wolfram-Glühdraht, der Elektronen aussendet
o als Anode eine schräggestellte Wolframplatte zur Bremsung der Elektronen
o Von hier aus gehen die Röntgenstrahlen mit einer Strahlungsintensität entsprechend der Elektronenemission der Kathode, was durch Anlegen einer Gleichspannung von 5-5000 Kilovolt zwischen Kathode & Anode geregelt wird. Das heißt je höher die Spannung, desto stärker die Reaktion der Elektronen, desto stärker die Wirkung der Strahlung
- Elektronen treten aus einer Glühkathode aus
- Elektronen werden in einem elektrischen Feld beschleunigt
- Bremsstrahlung:
o die beim Aufprallen schneller Elektronen u.
a. geladener Teilchen auf ein Hindernis entstehende elektromagnetische Strahlung. Röntgenstrahlen.
- treffen danach auf die Anode
- oder durch Quantensprünge von Elektronen auf inneren Schalen der Atome
o schnelle Elektronen durchdringen Hüllen von Atomen aus einer kernnahen vollbesetzten Schale. Lücke kann durch ein Elektron aufgefüllt werden, dass aus einer weiter entfernten Schale in diese Lücke springt
Anwendung
- in der Röntgenographie zur zerstörungsfreien Untersuchung von Werkstoffen
- Röntgenbeugung dient z. B.
zur Strukturbestimmung von Kristallen neuer, im Labor hergestellter chemischer Verbindungen
- Nahezu jedes Element liefert bei der Bestrahlung mit Röntgenstrahlen ein charakteristisches Spektrum
- Röntgendiagnostik ist in der heutigen Medizin zu einer alltäglichen Untersuchungsmethode geworden (z. B.Durchleuchtung, die Röntgenphotographie & Computertomographie)
- Röntgenstrahlen setzt man außerdem in der Strahlentherapie zur Bekämpfung von Krebs ein.
Wirkung
- Röntgenstrahlen haben eine sehr hohe ionisierende Wirkung und können am lebenden Gewebe Verbrennungen und biologische Veränderungen hervorrufen. Ihre dabei schädigende Wirkung wird u. a.
durch die Dauer der Einwirkung, die Stärke (Dosis) und die Art (harte oder weiche Röntgenstrahlung) bestimmt. Aus diesem Grund wird der Umgang und die Arbeit mit Röntgenstrahlen in Deutschland durch Strahlenschutzverordnungen (z. B. Röntgenverordnung) festgelegt und geregelt. Röntgenstrahlen lassen sich beispielsweise mit Hilfe von Geiger-Müller-Zählern nachweisen.
Fluoreszenz
Röntgenstrahlung ruft in bestimmten Materialien wie z.
B. den Farbstoff Fluorescein sowie einige Salze des Lanthans Fluoreszenz hervor. Dabei handelt es sich um eine besondere Form der Lumineszenz - also das Leuchten bestimmter Substanzen nach Energiezufuhr durch Röntgenstrahlung.
Intensimeter
Messgerät (bes. für Röntgenstrahlen)
Radiologie
Lehre vom Wesen und den (vor allem biologischen und medizinischen) Wirkungen von Röntgenstrahlen und Strahlen radioaktiver Stoffe.
Radiografie
Röntgenuntersuchung
Kymografie
Verfahren zur Darstellung sich bewegender Organe mittels Röntgenstrahlen
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