Vorlesung 18: Roter Faden: Röntgenstrahlung. Folien auf dem Web:

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Nadine Böhler
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1 Vorlesung 18: Roter Faden: Röntgenstrahlung Folien auf dem Web: h i k h / d / Siehe auch: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

2 Röntgenstrahlung (X-rays) Maus 30-facher Beckenfraktur mit Metall- stäben stabilisiert Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

3 Entstehung der Röntgenstrahlung E 0 =eu 0 Emax=E 0 E<E 0 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

4 Bremsstrahlung: Röntgenspektren Charakteristische Röntgenstrahlung: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

5 Röntgenröhre Schematische Zeichnung einer Röntgenröhre (K: Kathode (Elektronenquelle), A: Anode (Elektronenziel), X: X-Strahlung, Röntgenstrahlung) Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

6 Röntgenröhre Röntgenkamera Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

7 Röntgendetektor oder digitale kamera Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

8 Röntgenstrahlung Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

9 Röntgenlinien Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

10 Röntgenröhre mit Rh Anode (verunreinigt mit Ru) Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

11 Intensität einer Röntgenröhre vs U Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

12 Charakteristische Linien im Bohr Modell Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

13 Elektronenanordnung im Grundzustand Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

14 Elektronenanordnung im Grundzustand Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

15 Röntgenabsorption (aus Streutheorie) Daher bei hohen h Energien Streuung dominant, bei kleinen Energien Absorption. Absorption Dichte-> Massenabsorptionskoeff. = μ /ρ Bei Röntgenstr. nur wichtig. Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

16 Wechselwirkung zwischen Photonen und Materie 4. VL Thompson Rayleigh klassische Streuung Teilchencharakter Teilchencharakter Energie->Masse Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

17 Energieabh. der Absorptionsprozesse Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

18 Energieabhängigkeit der Absorptionsprozesse Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

19 Energieabhängigkeit der Absorption Photoeffekt Compton Paarbildung Absorptionskanten Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

20 Zusammenfassung Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

21 Emission und Absorption Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

22 Materialabhängigkeit Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

23 Absorptionskanten Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

24 Moseley-Gesetz Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

25 Energiequantelung beim Wasserstoffatom VL 9 n=hauptquantenzahl Rydbergkonstante Rydbergkonstante Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

26 Moseley-Gesetz The Moseley diagram as first published by Moseley. It displays a linear relationship between an atom s atomic number and the square root of the frequency of its atomic x- rays. Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

27 Röntgen Fluorescenz A pictorial representation of x-ray fluorescence using a generic atom and generic energy levels. This picture uses the Bohr model of atomic structure and is not to scale Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

28 Röntgen Fluorescenz Röntgen hat die Röntgenstrahlung unabhängig entdeckt, als er fluoreszenzfähige Gegenstände nahe der Röhre während des Betriebs der Kathodenstrahlröhre beobachtete, die trotz einer Abdeckung der Röhre (mit schwarzer Pappe) hell zu leuchten begannen. Röntgens Verdienst ist es, die Bedeutung der neuentdeckten Strahlen früh erkannt und diese als erster wissenschaftlich untersucht zu haben. Zu Röntgens Berühmtheit hat sicherlich auch die Röntgenaufnahme einer Hand seiner Frau beigetragen, die er in seiner ersten Veröffentlichung zur Röntgenstrahlung abbildete. Diese Berühmtheit trug ihm 1901 den ersten Nobelpreis für Physik ein, wobei das Nobelpreiskomitee die praktische Bedeutung der Entdeckung hervorhob. Röntgen nannte seine Entdeckung X-Strahlen. Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

29 X-ray fluorescence A picture of the experimental setup. The 241 Am source is the small disk at the end of the rod coming out of the cylinder in the bottom right-hand hand corner of the picture. The spool of solder is the sample in this case, and contains indium. The germanium x-ray detector is sitting inside the long cylinder that is attached to the big thermos bottle filled with liquid nitrogen. Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

30 X-ray fluorescence spectrum Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

31 Auger-Elektronen (aus strahlungslosen Übergängen) Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

32 Linienformen Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

33 Synchrotronstrahlung (-> sehr intensive Bremsstrahlung) Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

34 Synchrotronstrahlung (-> sehr intensive Bremsstrahlung) Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

35 Zusammenfassung Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

36 Zum Mitnehmen Mehrelektronen: Besetzung der Energieniveaus bestimmt durch Pauli-Prinzip und Hundsche Regeln. Pauli-Prinzip verbíetet mehrere Elektronen in Zustand mit gleichen Quantenzahlen. Röntgenstrahlung t (durch Beschuss einer Elektrode mit Elektronen) zeigt Linien aus der diskreten Energieniveaus i und ein kontinuierliches Spektrum durch Bremsstrahlung. Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

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