2) gegeben. n K =(Z-s) 2 Ry, s~1 (3) Abb. 4: Röntgenabsorptionsspektrum (schematisch) Durch geschickte Kombination des Anodenmaterials der Röhre (im vorliegenden Versuch Kupfer, Z = 29) und eines in den Strahlengang des austretenden Röntgenspektrums geschalteten, absorbierenden Filtermaterials (hier z. Nickel, Z = 28) kann man erreichen, dass das austretende Röntgenspektrum (Bremsspektrum und charakteristisches Cu-Spektrum) im kurzwelligen Bereich so stark geschwächt wird, dass im wesentlichen nur die Cu K a -Linie, also monochromatisches Röntgenlicht mit l K a = 1, 54 Å = 154 pm erhalten bleibt. Schulentwicklung NRW - Lehrplannavigator S II - Gymnasiale Oberstufe - Physik - Hinweise und Beispiele - Inhaltsfeld: Elektrodynamik (GK). 2. 4 Nachweis von Röntgenstrahlen Röntgenstrahlen können durch ihre ionisierende Wirkung (Ionisationskammer, Zählrohre, Schwärzung von Photoplatten) nachgewiesen werden. Zum Verständnis der Arbeitsweise des hier verwendeten Geiger-Müller-Zählrohrs studiere man die angegebene Literatur. 2. 5 Braggsche Reflexion von Röntgenstrahlen Historisch gesehen bemühte sich Röntgen vergebens, den Nachweis zu führen, dass es sich bei der Röntgenstrahlung um elektromagnetische Wellen handelt.
Inhaltsfeld: Elektrodynamik (GK) Inhaltsfeld: Strahlung und Materie (GK) Kontext: Erforschung des Mikro- und Makrokosmos Leitfrage: Wie gewinnt man Informationen zum Aufbau der Materie?
Dazu nimmt man an, dass die Drehachse in der kristallographischen c-Richtung liegt. Das bedeutet, dass die reziproken Gitterebenen vom Typ (h, k, m) (m=.. -3;-2;-1;0;1;2;3... ) senkrecht zu dieser Achse stehen. Dreht man den Kristall um die c-Achse, so schneiden diese Ebenen die Ewaldkugel in einem Kreis. Die vom Kristall gebeugten Strahlen liegen somit auf einem Kegel, dem Lauekegel, dessen Achse in Richtung der Drehachse liegt. Auf dem Film bilden diese Reflexe daher eine Linie. H bestimmung mit röntgenspektrum pictures. Der Öffnungswinkel der Kegel für die jeweiligen Ebenen hängt – außer von der Wellenlänge λ der verwendeten Strahlung – nur noch ab von der Gitterkonstanten in c-Richtung. Aus dem Abstand y m der zum Lauekegel gehörenden Linie von der Linie m=0 kann man daher die Gitterkonstante bestimmen: wobei r F der Radius des vom Film gebildeten Zylinders ist. Die Anwendung der Drehkristallmethode setzt nicht voraus, dass die gemessene Kristallrichtung die Richtung einer Gitterachse ist. Mit diesem Verfahren lässt sich für jeden Punkt des Kristallgitters die dazugehörige Länge des Gittervektors bestimmen.
Einer der zentralen Vorgänge, durch den die Elektronen im Anodenmaterial abgebremst werden, ist in Abb. 1 dargestellt. Die Elektronen passieren die Atomkerne des Anodenmaterials in unterschiedlichen Abständen und damit auch jeweils das elektrische Feld dieser Kerne. Je nachdem wie nahe ein eingeschossenes Elektron einem Kern des Anodenmaterials kommt, verspürt es dabei unterschiedlich starke elektrische Felder, welche die Ablenkung und somit die Beschleunigung der Elektronen bewirken. Daraus folgt, dass die Photonen der Bremsstrahlung unterschiedliche Wellenlängen bis zu einer minimalen Wellenlänge \(\lambda_{\rm{gr}}\) besitzen können. Das Spektrum der Bremsstrahlung ist daher ein kontinuierliches Spektrum. H bestimmung mit röntgenspektrum den. Kontinuierliches Spektrum einer Röntgenröhre Joachim Herz Stiftung Abb. 2 Wellenlängenverteilung der Bremsstrahlung bei verschiedenen Beschleunigungsspannungen an Molybdän Betrachtet man nur das Spektrum der Bremsstrahlung einer Röntgenröhre ohne die sog. charakteristischen Linien, so ergibt sich in Wellenlängendarstellung das in Abb.
Abb. 3 zeigt die Häufigkeit der verschiedenen Photonenenergien. Mit steigender Beschleunigungsspannung verschiebt sich die Kurve des Spektrums zu höheren Photonenenergien hin. Röntgenröhre Spektrum h-Bestimmung. Auch die relative Intensität der Bremsstrahlung wächst mit der Beschleunigungsspannung. Der höchste Wert der Photonenenergie bei der Bremsstrahlung ist dann erreicht, wenn die gesamte kinetische Energie eines Elektrons dazu verwendet wird ein Photon zu erzeugen. Du erkennst dies auch am Emissionsspektrum: Es gibt in keiner Kurve eine Photonenenergie, die größer als die gesamte kinetische Energie eines auf die Anode treffenden Elektrons. Bei einer Beschleunigungsspannung von \(U=35\, \rm{kV}\) beträgt die kinetische Energie der auftreffenden Elektronen gerade \(E_{\rm{kin}}=35\, \rm{keV}\). Daher ist die obere Grenze für die Energie eines beim Abbremsen entstehenden Photons ebenfalls \(E_{\rm{Photon}}=35\, \rm{keV}\). Hinweis: Das Absinken der Intensität auf Null bei niedriger Photonenenergie ist darauf zurückzuführen, dass in der Praxis die entstehende Röntgenstrahlung durch eine dünne Aluminiumschicht gefiltert wird, da Photonen mit niedriger Energie unerwünscht sind.
K a -Röntgenlinie. Übergänge von der M-Schale auf die K-Schale führen zur K a -Linie, analog Übergänge von M nach L zur L a -Linie, usw. Je nach energetischer Lage der Terme eines Atoms entsteht so das charakteristische oder Linienspektrum. Die Änderung der Frequenz bzw. Wellenlänge dieser Linien von Element zu Element des Anodenmaterials ist vom Quadrat der Ordnungszahl Z des betreffenden Elements im Periodensystem abhängig. Es gilt z. für die K a -Linie: n Ka =3/4(Z-s) 2 Ry, s=1 Moseley-Gesetz (2) mit der Rydbergfrequenz Ry = 3, 29. 10 15 s -1. Die Abschirmkonstante s berücksichtigt die Abschirmung der Kernladung durch kernnahe Atomelektronen. H bestimmung mit röntgenspektrum e. 2. 3 Absorptionsspektrum Die Schwächung von Röntgenstrahlung in Materie wird verursacht durch klassische (elastische) Streuung (Richtungsänderung der Röntgenphotonen ohne Energieabgabe an die durchstrahlte Materie), Comptonstreuung (teilweise Energieabgabe des Photons an freie oder lose gebundene Elektronen) und durch Absorption. Das Absorptionsvermögen eines Stoffes wird durch den Absorptions-koeffizienten t A beschrieben.
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