λ λ λ λ - TU Ilmenau

2. Übung zur Vorlesung
Instrumentelle Analytik
Dr. Alexander Groß
TECHNISCHE UNIVERSITÄT ILMENAU
Institut für Chemie und Biotechnologie
Fachgebiet Physikalische Chemie und
Mikroreaktionstechnik
1.) Moseley-Gesetz
Die K-Linien (Röntgenspektren) der Elemente Ca, Zn, Zr und Sn werden bei
folgenden Wellenlängen beobachtet: 3.36, 1.44, 0.79 und 0.49 Å (1 Å = 10-10 m).
Berechnen Sie die Wellenlängen der K-Linien für die Elemente V, Cu und Te.
Es gilt das Moseley’sche Gesetz:  = k(Z-1)2; wobei: Ka = Frequenz der
K-Strahlung, c = Lichtgeschwindigkeit = 2.99x108 m/s, = Wellenlänge [m], k =
Proportionalitätskonstante, Z = Ordnungszahl des Elements.
2.) Elektronen Bindungsenergie
Erstellen Sie – basierend auf den Daten aus Aufgabe 1 - ein Diagramm in dem die
Bindungsenergie (in eV und kJ/mol) der Elektronen der K-Schale (n=1) als Funktion der
Ordnungszahl (OZ 20 - 100) dargestellt ist. Wieviel größer ist die Elektronen Bindungsenergie
(K) von 42Mo im Vergleich zu 21Sc?
3.) Röntgen Röhre
a. Skizzieren Sie eine Röntgenröhre und erklären Ihre Funktion.
b. Warum wird die Kathode geheizt?
c. Hat der Abstand zwischen Kathode und Anode einen Einfluss auf die kinetische
Energie der Elektronen?
d. Als Anodenmaterial wir Wolfram eingesetzt. Kann bei einer
Beschleunigungsspannung von 80 kV der Gold K Übergang angeregt werden?
e. In einer RÖNTGEN-Röhre sollen RÖNTGEN-Strahlen mit der Wellenlänge 1×10-10m
erzeugt werden. Berechnen Sie klassisch, wie viel Prozent der Lichtgeschwindigkeit
die Geschwindigkeit der Elektronen betragen muss [6,61×107 m/ s bzw. 22% von c]
und wie groß die angelegte Spannung sein muss, damit die Elektronen auf diese
Geschwindigkeit beschleunigt werden. [12,4kV]
4.) Kramersche Regel
Das Anodenspektrum einer Cu-Röntgenröhre wird mit 50 kV betreiben.
Die Kramersche-Regel beschreibt das Bremsstrahlungsspektrum wie folgt:
 
 1
I ( )  
 1  2
 min
 
a. Was ist die kürzeste Wellenlänge der emittierten Röntgenstrahlung?
b. Bei welcher Wellenlänge (eV) ist das Maximum der Bremsstrahlung zu erwarten?
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2. Übung zur Vorlesung
Instrumentelle Analytik
Dr. Alexander Groß
TECHNISCHE UNIVERSITÄT ILMENAU
Institut für Chemie und Biotechnologie
Fachgebiet Physikalische Chemie und
Mikroreaktionstechnik
5.) Röntgenabsorption
Röntgenstrahlung mit einer Energie von 1x10-2 MeV passiert ein Aluminiumfenster.
a. Wie dick darf das Aluminiumfenster sein, damit es maximal 2.0% der
Röntgenstrahlung absorbiert? Dichte Aluminium: 2,69 g/cm3.
b. Wie Dick müsste eine Goldfolie sein um ebenfalls 2% der Röntgenstrahlung zu
absorbieren? Dichte Gold: 19,32 g/cm3.
Datenquelle: http://physics.nist.gov/PhysRefData/XrayMassCoef/tab3.html
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2. Übung zur Vorlesung
Instrumentelle Analytik
Dr. Alexander Groß
TECHNISCHE UNIVERSITÄT ILMENAU
Institut für Chemie und Biotechnologie
Fachgebiet Physikalische Chemie und
Mikroreaktionstechnik
6.) EDX Analyse
Eine EDX-Messung eine pulverförmigen Probe zeigt folgende zwei K Linien:
Bestimmen sie Anhang der K-Linien die Elemente / Ordnungszahlen. Um welche
Verbindung handelt es sich mit hoher Wahrscheinlichkeit?
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