Charakteristische Röntgenstrahlung
Bei dem Zusammenstoß des einfallenden, schnellen Elektrons mit einem Hüllenelektron einer inneren Schale wird das entsprechende Atom angeregt oder ionisiert. Das stoßende Elektron muß jedoch wegen der höheren Bindungsenergie der inneren Hüllenelektronen einen wesentlich größeren Energiebetrag an das Atom abgeben. Die so entstandene Lücke wird durch ein Elektron aus einer äußeren Schale wieder aufgefüllt. Die Energiedifferenz der beiden Schalen wird dabei als Röntgenquant ausgestrahlt. Da die Energien zweier Schalen von der Kernladungszahl des Atoms abhängen, ist die Energiedifferenz zweier Zustände für ein bestimmtes Element charakteristisch. Daher wird die durch Zusammenstöße dieser Art ausgelöste Photonenstrahlung als charakteristische Röntgenstrahlung bezeichnet.
Die in der folgenden Abbildung angegebenen Energieniveaus des Wolframatoms entsprechen auch den mindestens notwendigen Energien, um ein Elektron aus der entsprechenden Schale zu lösen:
Die Energien der Wolfram-Eigenstrahlung sind in der folgenden Tabelle angegeben – die Energiebeträge entsprechen den Differenzen der in obiger Abbildung angegebenen Energieniveaus:
|
Bezeichnung |
Energie [keV] |
Relative Intensität [%] |
Übergang |
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Kb 2 Kb 1 Ka 1 Kb 2 Lg 1 Lb 2 Lb 1 La 1 La 2 |
69,068 67,243 59,320 57,982 11,286 9,962 9,671 8,395 8,333 |
7 17 50 25 |
N – K MIII – K LIII – K LII – K NIV – LII NV – LIII MIV – LII MV – LIII MIV – LIII |
Da die Ionisierungsenergie für ein Wolfram – K-Elektron 69,5 keV beträgt, müssen die primären Elektronen in der Röntgenröhre durch eine Hochspannung von mindestens 70 kV beschleunigt werden. Bei geringeren Röhrenspannungen können überhaupt keine Photonen der Wolfram – K-Strahlung auftreten, auch nicht die Ka 1-Linie mit E = 59,3 keV! Praktisch ist sogar eine Spannung von ca. 80 kV nötig, damit die K-Eigenstrahlung einen merklichen Beitrag zur gesamten Röntgenstrahlung liefert. Die Photonen der L-Strahlung sind bei den üblichen Röntgenröhren ohne Bedeutung, da sie so energiearm sind, dass sie die Röhrenwand nicht durchdringen können.