Vorlesung 18 Roter Faden Rntgenstrahlung Folien auf dem

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Vorlesung 18: Roter Faden: Röntgenstrahlung Folien auf dem Web: http: //www-ekp. physik. uni-karlsruhe. de/~deboer/

Vorlesung 18: Roter Faden: Röntgenstrahlung Folien auf dem Web: http: //www-ekp. physik. uni-karlsruhe. de/~deboer/ Siehe auch: http: //www. wmi. badw. de/teaching/Lecturenotes/index. html http: //www. uni-stuttgart. de/ipf/lehre/online-skript/ Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 1

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

Röntgenstrahlung (X-rays) 30 -facher Beckenfraktur mit Metallstäben stabilisiert Maus Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 2

Entstehung der Röntgenstrahlung E 0=e. U Emax=E 0 E<E 0 Wim de Boer, Karlsruhe

Entstehung der Röntgenstrahlung E 0=e. U Emax=E 0 E<E 0 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 3

Röntgenspektren Bremsstrahlung: Charakteristische Röntgenstrahlung: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010

Röntgenspektren Bremsstrahlung: Charakteristische Röntgenstrahlung: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 4

Röntgenröhre Schematische Zeichnung einer Röntgenröhre (K: Kathode (Elektronenquelle), A: Anode (Elektronenziel), X: X-Strahlung, Röntgenstrahlung)

Röntgenröhre Schematische Zeichnung einer Röntgenröhre (K: Kathode (Elektronenquelle), A: Anode (Elektronenziel), X: X-Strahlung, Röntgenstrahlung) Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 5

Röntgenröhre Wim de Boer, Karlsruhe Röntgenkamera Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 6

Röntgenröhre Wim de Boer, Karlsruhe Röntgenkamera Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 6

Röntgendetektor http: //www. emasiamag. com oder digitale kamera Wim de Boer, Karlsruhe Atome und

Röntgendetektor http: //www. emasiamag. com oder digitale kamera Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 7

Röntgenstrahlung Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 8

Röntgenstrahlung Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 8

Röntgenlinien Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 9

Röntgenlinien Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 9

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

Röntgenröhre mit Rh Anode (verunreinigt mit Ru) Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 10

Intensität einer Röntgenröhre vs U Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06.

Intensität einer Röntgenröhre vs U Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 11

Charakteristische Linien im Bohr Modell Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06.

Charakteristische Linien im Bohr Modell Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 12

Elektronenanordnung im Grundzustand Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 13

Elektronenanordnung im Grundzustand Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 13

Elektronenanordnung im Grundzustand Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 14

Elektronenanordnung im Grundzustand Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 14

Röntgenabsorption (aus Streutheorie) Daher bei hohen Energien Streuung dominant, bei kleinen Energien Absorption Dichte->

Röntgenabsorption (aus Streutheorie) Daher bei hohen Energien Streuung dominant, bei kleinen Energien Absorption Dichte-> Massenabsorptionskoeff. = μ /ρ Bei Röntgenstr. nur Wim de Boer, Karlsruhe wichtig. Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 15

Wechselwirkung zwischen Photonen und Materie 4. VL Thompson Rayleigh klassische Streuung Teilchencharakter Energie->Masse Wim

Wechselwirkung zwischen Photonen und Materie 4. VL Thompson Rayleigh klassische Streuung Teilchencharakter Energie->Masse Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 16

Energieabh. der Absorptionsprozesse Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 17

Energieabh. der Absorptionsprozesse Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 17

Energieabhängigkeit der Absorptionsprozesse Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 18

Energieabhängigkeit der Absorptionsprozesse Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 18

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

Energieabhängigkeit der Absorption Photoeffekt Compton Paarbildung Absorptionskanten Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 19

Zusammenfassung Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 20

Zusammenfassung Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 20

Emission und Absorption Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 21

Emission und Absorption Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 21

Materialabhängigkeit Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 22

Materialabhängigkeit Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 22

Absorptionskanten Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 23

Absorptionskanten Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 23

Moseley-Gesetz Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 24

Moseley-Gesetz Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 24

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

Energiequantelung beim Wasserstoffatom VL 9 n=Hauptquantenzahl Rydbergkonstante Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 25

Moseley-Gesetz The Moseley diagram as first published by Moseley. It displays a linear relationship

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 xrays. Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 26

Röntgen Fluorescenz A pictorial representation of x-ray fluorescence using a generic atom and generic

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 http: //ie. lbl. gov/xray/ Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 27

Röntgen Fluorescenz Röntgen hat die Röntgenstrahlung unabhängig entdeckt, als er fluoreszenzfähige Gegenstände nahe der

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, 17. 06. 2010 28

X-ray fluorescence A picture of the experimental setup. The 241 Am source is the

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 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, 17. 06. 2010 29

X-ray fluorescence spectrum Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 30

X-ray fluorescence spectrum Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 30

Auger-Elektronen (aus strahlungslosen Übergängen) Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010

Auger-Elektronen (aus strahlungslosen Übergängen) Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 31

Linienformen Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 32

Linienformen Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 32

Synchrotronstrahlung (-> sehr intensive Bremsstrahlung) Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06.

Synchrotronstrahlung (-> sehr intensive Bremsstrahlung) Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 33

Synchrotronstrahlung (-> sehr intensive Bremsstrahlung) Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06.

Synchrotronstrahlung (-> sehr intensive Bremsstrahlung) Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 34

Zum Mitnehmen Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 35

Zum Mitnehmen Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 17. 06. 2010 35