Röntgenstrahlen Charakteristische Strahlung

1. RöntgenstrahlenCharakteristische Strahlung

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

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

4. Charakteristische Strahlung • Atomare Anregung durch Ionisation auf einer inneren Schale

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

6. 32 43 Ionisation in der zweiten Schale

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

8. Erinnerung: Wellenlänge der Strahlung bei Bahnwechsel Gilt streng für Wasserstoff und „ Wasserstoff ähnliche“ Atome mit nur einem Valenzelektron Quelle zur Berechnung der Wellenlängen für alle Atome: http://www.physics.nist.gov/PhysRefData/XrayTrans/Html/search.html

9. Ein Beispiel für den Gebrauch der NIST Datenbank (1) • Aufruf der Seite http://www.physics.nist.gov/PhysRefData/XrayTrans/Html/search.html

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

14. Wellenlänge der Strahlung bei Wechsel von Bahn 2 zu 1 (von Schale L zu K ) für die wichtigsten Anoden-Materialien Kα -Strahlung Quelle: http://www.physics.nist.gov/PhysRefData/XrayTrans/Html/search.html 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: http://www.physics.nist.gov/PhysRefData/XrayTrans/Html/search.html

16. Zusammenfassung • Die angeregten Atome der Anode emittieren charakteristische Strahlung • Näherung zur Berechnungder 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: • http://www.physics.nist.gov/PhysRefData/XrayTrans/index.html

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