Röntgenstrahlung ist eine elektromagnetische Strahlung, wie z.b. Licht sie ist für Menschen nicht sichtbar Röntgenstrahlung besitzt

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Til Dennis Grosser
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3 Röntgenstrahlung ist eine elektromagnetische Strahlung, wie z.b. Licht sie ist für Menschen nicht sichtbar Röntgenstrahlung besitzt Welleneigenschaften, ionisiert Gase, regt manche Stoffe zum Leuchten an, schwärzt fotografische Schichten sie wird nur von Metallen absorbiert andere Stoffe, wie z.b. Kunststoff, werden von ihr problemlos durchdrungen der Bereich der Röntgenstrahlung umfasst Wellenlängen von 0, m bis etwa 0, m

4 Wilhelm Conrad Röntgen *

5 Im Jahre 1895 machte der deutsche Physiker Wilhelm Conrad Röntgen eine bahnbrechende Entdeckung. Bei Experimenten mit Katodenstrahlen wurde er ganz zufällig darauf aufmerksam, dass ein in der Nähe des Apparates stehender Schirm, der mit Bariumplatincyanid bestrichen war, bei jeder Entladung hell aufleuchtete. Somit entdeckte er eine bisher völlig unbekannte Art von Strahlen und nannte sie XStrahlen.

6 Entstehung der Röntgenbremsstrahlung

7 Röntgenstrahlung wird in einer Röntgenröhre erzeugt dies ist eine Vakuumröhre in der sich eine Glühkatode und eine Metallanode befinden an der Katode und Anode wird eine hohe Spannung von ca. 30 kv angelegt und somit ein starkes elektrisches Feld erzeugt aus der Katode werden durch Wärme Elektronen herausgelöst diese werden dann im elektrischen Feld stark beschleunigt dann treffen sie mit hoher Geschwindigkeit auf die Metallanode dort werden sie abgebremst und dabei entsteht Röntgenstrahlung sie wird Röntgenbremsstrahlung genannt, weil sie beim Abbremsen der Elektronen entsteht

8 Die Röntgenstrahlröhre

9 Die Röntgenbremsstrahlung

10 Röntgenbremsstrahlung hat ein kontinuierliches Spektrum das heißt alle Wellenlängen der Röntgenstrahlung sind vertreten wobei der kurzwellige Anteil überwiegt

11 Die charakteristische Röntgenstrahlung

12 Aufgrund der großen kinetischen Energie (UB > 30kV) der auftreffenden Elektronen dringen diese bis in die Nähe des Atomkerns vor und heben kernnahe, fest gebundene Elektronen auf ein höheres Energieniveau. Auf den hinterlassenden freien Platz können schwach gebundene Elektronen nachrücken. Dabei wird Energie frei, die in Form von Röntgenquanten abgegeben wird und die für das jeweilige Anodenmaterial charakteristisch ist. Ein Linienspektrum ist nachweisbar.

15 Experimente mit der Röntgenstrahlröhre

16 Am waren die Schüler Selina Müller, Ronny Elsasser, Micha Hein, Nadine Pufelski und Nora Niehoff im Rahmen des Physikprojekts an der Uni Potsdam um dort mit dem Röntgenspektrometer zu arbeiten. Folgende Versuche wurden unternommen:

17 Die zu untersuchenden Einkristalle waren: Natriumchlorid und Lithiumfluorid. LiF NaCl

18 Versuch 1

19 Aufgabe: Bestimmen Sie die charakteristischen Wellenlängen einer Röntgenröhre mit einer Molybdänanode mit Hilfe eines NatriumchloridEinkristalls (Kochsalz) Röntgenspektrometer Zählrohr Röntgenröhre Kristall

20 Versuchsaufbau

21 Röntgenröhre mit Molybdänanode Als Beugungsgitter dient ein NatriumchloridEinkristall Detektor und Kristall werden links herum gedreht Man zählt mit dem Detektor dann die Impulse je 10 Sekunden

22 Ergebnisse

23 Impulse je 10 Sekunden Röntgenspektrogramm 50 Glanzwinkel 1 40 Glanzwinkel 2 41,867 Imp./10s 40,567 Imp./10s Drehwinkel in Grad Bei 6,5 ergibt sich ein Glanzwinkel für die 1. Beugungsordnung der charakteristischen Röntgenstrahlung Bei 7 ergibt sich ein weiterer Glanzwinkel für die 1. Beugungsordnung der charakteristischen Röntgenstrahlung 18

24 Auswertung

25 Diskussion des Spektrogramms Die spektrale Zerlegung der Röntgenstrahlung durch Intensitätsmessung dient zum Auffinden der Lage der einzelnen Wellenlängen Man erhält außerdem einen Überblick über das gesamte Röntgenspektrum Peaks geben Wellenlänge der charakteristischen Röntgenstrahlung an

26 Berechnung der charakteristischen Wellenlängen der Molybdänanode

27 Formel: n λ = 2d s inϑ 2d (d = Gitterabstand) von NaCl: 563,94 pm Für 1. Glanzwinkel (6,5 ) n = 1 Für 2. Glanzwinkel (7 ) n = 1 Daraus ergeben sich zwei charakteristische Wellenlängen λ (1) = 63,840 pm λ (2) = 68,727 pm

28 Versuch 2

29 Bestimmung des Gitterebenenabstands eines vorgegebenen Kristalls, mit Hilfe des Versuchs 1.

30 Mit dem Röntgengerät wurde ein beweglicher Kristall auf die Durchlässigkeitsanzahl von Quanten in verschieden Winkelpositionen untersucht. Folgende Werte ergaben sich aus der Untersuchung: Röntgenspektrogramm für ein LiF-Einkristall Impulse je 10 Sekunden Drehwinkel in Grad 15 20

31 = kλ 2 d sin ϕ (k=1) = 63,2 pm λ (aus Versuch 1) = 10,15 ϕ Berechnung von d : d=λ / 2 sin 10,15-12 d = 63,2 10 m / 2 sin 10,15-10 d = 1,79 10 m Der experimentell bestimmte Gitterebenenabstand beträgt für das -10 LiF-Einkristall rund m.

32 Vergleich mit tatsächlichen Werten

33 Berechnete Werte Tatsächliche Werte 1.charakteristische Wellenlänge: pm 63.1 pm 2.charakteristische Wellenlänge: pm 71.0 pm Gitterabstand LiF: 179 pm pm

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