11.5.2. Röntgenstrahlung

11.5.2. Röntgenstrahlung; höchstfrequente em – Wellen
Erzeugung:
30kV
UH
-
-
Röntgenstrahlung
X-Ray
Stark beschleunigte Elektronen bombardieren die Anode. Dabei kann folgendes passieren:
1. Die Elektronen werden abgebremst und geben ihre Energie teilweise, im Grenzfall ganz, als
Röntgenstrahlung ab. Man spricht von Bremsstrahlung.
Die Bremsstrahlung mit der Grenzwellenlänge λ gr bestätigt die Lichtquantenhypotese. λ gr ist
unabhängig vom Material und es gilt : h ν grenz =eU
Eine elegante Methode zur hBestimmung.
2. Die Elektronen schlagen innere Elektronen des Anodenmaterials aus. Wenn dann äußere
Elektronen der Atomhülle diese Lücken auffüllen (L →K oder M→K) , wird die diskrete
Energiedifferenz als für das Anodenmaterial charakteristische Röntgenstrahlung abgegeben.
Wie im optischen Bereich können auch die Röntgenspektrallinien zu Serien zusammengefaßt
werden.
Die Röntgenspektren geben so Aufschluss über die Energieverhältnisse in den
inneren Schalen der Atomhülle.
K
Ein typisches Wellenlängenspektrum:
K
L-Linien
Intensität
Cu-Atom
0,5
1
Wellenlänge in
Å Angström 10­10 m
Nachweis:
Fluoreszenz ; Photoplatte ; Zählrohr
Messung der Wellenlänge:
a) Max von Laue gelang erstmals im Jahr 1912 Interferenz an Kristallen zu
zeigen (Laue Diagramme).
Film
- Röntgenstrahlen haben Wellencharakter
- Abstand der Atome liegen im Bereich der
Wellenlänge
- Die Punkte geben Aufschluss über die Kristallstruktur
X-Ray
b) Bragg Methode
1913 bestimmten die engl. Physiker Bragg (Vater &Sohn) nach der Idee von
von Laue die Wellenlänge der Röntgenstrahlung.
Versuch:
Zählrohr
2
monochr.
X-Ray
Zirkon

C
Na
l
Blende
Gangunterschied:
Δ s=2d sin α
α
Bragg Bedingung
Netzebenenabstand d
Empfangsmaxima sind wie immer beim Gangunterschied k.
Die Winkel unter denen die Maxima beobachtet werden können heißen Glanzwinkel. Der
Geigerzähler ist dabei stets auf 2 eingestellt.
Messwerte bei unserer Röntgenröhre:
Glanzwinkel
Intensitätsverteilung:
Gangunterschied
7,5°

15°
2
22,5
s=
3
Δs=2λ

5
10
15
c) Debye-Scherrer Methode
Es ist kein Kristall erforderlich. Es genügt kristallines Pulver.
Versuchsaufbau:
R
2
monochr.
X-Ray
L
tan 2 =
R
L
polykristallines
Pulver
Die Gitterebenen, die zufällig im Glanzwinkel geneigt sind, und davon gibt
es immer welche, erzeugen ein Maximum. Man beobachtet konzentrische
Kreise.