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Röntgenröhre

Röntgenstrahlen gehen von derjenigen Stelle innerhalb einer Elektronenröhre aus, an der schnelle Elektronen auf die Oberfläche der Anode prallen. Seit den ersten Untersuchungen von WILHELM CONRAD RÖNTGEN (1845-1923) ist eine Vielzahl von verschiedenen Röntgenröhren entwickelt worden.

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Röntgenstrahlen gehen von derjenigen Stelle innerhalb einer Elektronenröhre aus, an der schnelle Elektronen auf die Oberfläche der Anode prallen. Seit den ersten Untersuchungen von WILHELM CONRAD RÖNTGEN (1845-1923) ist eine Vielzahl von verschiedenen Röntgenröhren entwickelt worden. Alle Röntgenröhren besitzen den in der nebenstehenden Abbildung dargestellten prinzipiellen Aufbau.

Die von der Glühkatode emittierten Elektronen werden durch ein elektrisches Feld beschleunigt. Da sich die kinetische Energie der Elektronen beim Auftreffen zu einem großen Teil in Wärme umwandelt, sind die betroffenen Bauteile einer hohen thermischen Belastung ausgesetzt. Aus diesem Grund werden Röntgenröhren so gebaut, dass die Anode aus Materialien mit möglichst hoher Schmelztemperatur, wie z. B. aus Wolfram, besteht. Dennoch ist in vielen Fällen Kühlung - meist durch Wasser - notwendig.

Durch die Veränderung der angelegten Beschleunigungsspannung kann die Frequenz der Röntgenstrahlen, durch das Regulieren der Katodenheizung die Intensität der Röntgenstrahlung verändert werden. Die üblichen Beschleunigungsspannungen liegen zwischen 10 und 50 kV.

  • Aufbau und Funktionsweise einer Röntgenröhre
Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Röntgenröhre." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/index.php/schuelerlexikon/physik/artikel/roentgenroehre (Abgerufen: 30. September 2025, 21:50 UTC)

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  • kinetische Energie
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Verwandte Artikel

Wilhelm Conrad Röntgen

* 27.03.1845 in Lennep
† 10.02.1923 in München

Er war ein bedeutender deutscher Physiker, Professor für Physik in Straßburg, Gießen, Würzburg und München. 1895 entdeckte er die nach ihm benannten Röntgenstrahlen und wurde damit in kürzester Zeit weltberühmt.

Interferenz von Röntgenstrahlung

1912 wurde durch WALTHER FRIEDRICH (1883-1968) und PAUL KNIPPING (1883-1935) erstmals die Interferenz von Röntgenstrahlung nachgewiesen. Damit wurde ihr Wellencharakter bestätigt. Aufgrund der sehr kleinen Wellenlänge von Röntgenstrahlen sind Interferenzmuster nur zu registrieren, wenn die verwendeten Gitter sehr fein sind. Diese Bedingung wird durch Kristallgitter erfüllt. Die Lage von Interferenzmaxima ist durch die sogenannten BRAGG-Gleichung gegeben. Sie lautet:
k ⋅ λ = 2   d ⋅ sin   α k
Genutzt wird die Interferenz von Röntgenstrahlen bei der Röntgenstrukturanalyse, einem Verfahren zur Bestimmung der Anordnung von Atomen und Ionen in Kristallen.

Feldstärke und dielektrische Verschiebung

Elektrische Felder können mithilfe von Feldlinienbildern beschrieben werden. Zur ihrer quantitativen Beschreibung nutzt man die feldbeschreibenden Größen elektrische Feldstärke und dielektrische Verschiebung. Die elektrische Feldstärke E ist definiert als Quotient aus der Kraft F, die das Feld auf einen positiv geladenen Probekörper ausübt, und dessen Ladung Q:
E → = F → Q
Die dielektrische Verschiebung D (Verschiebungsdichte) ist ein Maß für die auf einer Fläche im elektrischen Feld durch Influenz hervorgerufenen Ladung:
D = Q A
Beide Größen sind durch die elektrische Feldkonstante und die Permittivitätszahl miteinander verbunden:
D → = ε 0 ⋅ ε r ⋅ E →
Bevorzugt wird mit der elektrischen Feldstärke gearbeitet.

Fernwirkung und Nahwirkung

Ausgehend vom coulombschen Gesetz und vom Gravitationsgesetz lag die Vermutung nahe, dass Kräfte zwischen Körpern durch den Raum übertragen werden, ohne dass ein übertragendes Medium vorhanden ist. Die Kräfte wirken unmittelbar zwischen den Körpern. Man spricht deshalb von der Fernwirkung oder auch von der Fernwirkungstheorie. Sie diente lange Zeit als Arbeitshypothese zur Erklärung der elektrischen, magnetischen und Gravitationswechselwirkungen zwischen Körpern.
MICHAEL FARADAY nahm dagegen an, dass sich durch die Anwesenheit eines Körpers der Raum selbst verändert und zum Träger physikalischer Eigenschaften wird. Kräfte werden dann durch diesen Raum vermittelt. Diese Auffassung geht also von einer Nahwirkung aus. Sie wird als Nahwirkungstheorie oder als Feldtheorie bezeichnet.

Kondensatoren

Ein Kondensator ist ist elektrisches Bauelement, mit dem elektrische Ladung und damit elektrische Energie gespeichert wird. Die einfachste Form eines Kondensators ist ein Plattenkondensator, der aus zwei sich gegenüberstehenden, voneinander isolierten Metallplatten besteht, zwischen denen sich Luft befindet. Wird zwischen diesen Metallplatten eine elektrische Spannung angelegt, dann sammeln sich auf ihren Oberflächen getrennt voneinander positive und negative Ladungen an. Zwischen den Platten baut sich ein elektrisches Feld auf, in dem Feldenergie gespeichert ist. Die Kapazität eines Kondensators hängt von seinem Aufbau ab und kann in weiten Grenzen variieren. Kondensatoren können in Reihe oder parallel geschaltet werden. Sie verhalten sich im Gleichstromkreis anders als im Wechselstromkreis.

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