V19: Röntgenstrahlung

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Guido Schenck
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1 V19: Röntgenstrahlung Absorbtion von Röntgenstrahlung HaSP Halles Schülerlabor für Physik Institut für Physik Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

2 Inhaltsverzeichnis 1 Inhaltsverzeichnis 1 Aufgaben 1 2 Physikalische Grundlagen 3 3 Vorüberlegungen und Erwartungen 3 4 Versuchsaufbau 4 5 Durchführung 4 6 Auswertung 5 Literaturverzeichnis 5 1 Aufgaben Röntgenstrahlung kann Materie zum Teil durchdringen und wird dabei je nach Material unterschiedlich stark geschwächt, wodurch beispielsweise tiefe Einblicke in das Innere des menschlichen Körpers möglich werden. Diese Eigenschat wurde bereits wenige Wochen nach der Röntgenstrahlung selbst entdeckt und ührte zu einer breiten Anwendung in der medizinischen Diagnostik. Im Laufe der Jahre wurden immer raffiniertere und sicherere Röntgenapparate gebaut, die von der Ganzkörperaufnahme bis zum Filmen von Prozessen im Körper eine Vielzahl von Untersuchungsmöglichkeiten bieten. Auch in der Strahlungstherapie wird Röntgenstrahlung in Kombination mit anderen Verfahren häufig angewandt. Um die entstandenen Aufnahmen richtig interpretieren zu können muss man jedoch wissen, wie sich Röntgenstrahlung beim Durchgang durch verschiedene Materialien oder Gewebe, wie Muskulatur und Knochen, verhält. Ihre Aufgabe ist es, das Verhalten von Röntgenstrahlung beim Durchgang durch Materie zu untersuchen.

3 2 1 A n Abbildung 1: Übersicht linearer und trigonometrischer Funktionen.

4 3 2 Physikalische Grundlagen Informieren Sie sich über Röntgenstrahlung im Internet, sowie mit den Ihnen bereitgestellten Materialien. Einige Punkte könnten sein: Was versteht man unter Photonen? Wie können elektromagnetische Wellen entstehen? Nennen Sie drei Möglichkeiten. Beschreiben Sie das Bohrsche Atommodell In welchen Bereichen von Wellenlänge, Frequenz und Energie liegt Röntgenstrahlung? In welche zwei Arten lässt sich Röntgenstrahlung unterscheiden? Was sind die Unterschiede? Wie können Röntgenstrahlen erzeugt werden? 3 Vorüberlegungen und Erwartungen 1. Machen Sie sich mit den bereitgestellten Proben, Geräten und deren Funktionsweise vertraut. Fragen Sie gegebenenfalls einen Betreuer. 2. Überlegen Sie sich, was sie mit den bereitgestellten Materialien untersuchen können und legen Sie beispielsweise Tabellen an, in der Sie Ihre Messwerte eintragen können. 3. Was sollten Sie bei der Messung beachten, um die Messfehler möglichst gering zu halten? 4. Nehmen Sie ein paar Werte auf um festzustellen, in welchen Bereichen relevante Änderungen statfinden. Machen Sie gegebenenfalls weitere Messungen.

5 4 5 D n 4 Versuchsaufbau 13 Stahlplaten verschiedener Dicke (ρ=7,78 g/cm 3 ) Messschieber (Nonius) Röntgengerät Geiger-Müller- Zählrohr Digitalzähler PC mit Origin Pro 8G Abbildung 2: Röntgengerät. 5 Durchführung Beschreiben Sie Ihr Vorgehen:

6 5 6 Auswertung 1. Stellen Sie Ihre Ergebnisse graphisch dar. Wählen Sie einen geeigneten Ausschnit. 2. Können Sie ein mathematisches Gesetz ür die Absorption von elektromagnetischer Strahlung (speziell Röntgenstrahlung) aufstellen? 3. Was bedeuten die verschiedenen Größen y, R 0 und x in Ihrer Formel? Definieren Sie, als charakteristische Größe ür die Absorption, den Absorptionskoeffizienten. Zusatz: Das Ergebnis hängt nicht nur von der Dicke der Schicht ab, sondern auch vom Material. Welche Größe könnte man nutzen, um ein Material zu charakterisieren. Wie kann man beide charakteristische Größen zu einer neuen charakteristischen Größe zusammenfassen, die sowohl die Absorption, als auch das Material berücksichtigt? Literatur

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