VL 20 VL Mehrelektronensysteme VL Periodensystem VL Röntgenstrahlung

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1 VL 20 VL Mehrelektronensysteme VL Periodensystem VL Röntgenstrahlung Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

2 Vorlesung 20: Roter Faden: Röntgenstrahlung Folien auf dem Web: Siehe auch: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

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

4 Elektromagnetisches Spektrum Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

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

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

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

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

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

10 Röntgenstrahlung Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

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

12 Röntgenlinien Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

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

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

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

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

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

18 Intensität einer Röntgenröhre vs Frequenz Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

19 Zusammenfassung Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

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

21 Materialabhängigkeit Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

22 Moseley-Gesetz Wellenzahl= /c=1/ Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

23 Moseley-Gesetz Moseley-Gesetz: aus E Z 2 folgt Z, wie von Moseley zuerst beobachtet. Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

24 Röntgen Fluoreszenz Fluoreszenz: durch einen Laserstrahl oder Röntgenstrahlung werden Atome angeregt (=Elektronen in höheren Schalen oder entfernt). Bei Abregung: Photon emittiert (Röntgenstrahlung) Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

25 Röntgen Fluoreszenz 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 Strahlung: X-Strahlen, daher meistens x-rays auf Englisch. Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

26 X-ray fluorescence germanium x-ray Detektor bei flüssigem Stickstoff Temperatur (ca. 80 K, damit thermisches Rauschen reduziert wird) Lötzinn mit Indium 241 Am radioaktive Quelle Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

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

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

29 Auger Elektron Spektroskopie (AES) Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

30 Auger Elektron Spektroskopie (AES) Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

31 Linienformen Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

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

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

34 Zum Mitnehmen Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle,

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

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

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