Okay, aber ich glaube das zweite stimmt nicht. Die Peaks entstehen doch, weil am Bragg- Kristall konstruktive Interferenz auftritt, richtig? Deshalb kann man doch den Winkel in Abhängigkeit zur Zählrate angeben, oder nicht?
Zuletzt bearbeitet von GutenTag:) am 26.03.2017 um 10:03 Uhr
Hallo,
für das Verständnis ist es wichtig, dass man die "Drehkristallmethode" und "die Entsstehung der Röntgenstrahlung" klar voneinander trennt.
Die Drehkristallmethode ist ein Verfahren zur Registrierung von Strahlung kurzer Wellenlängen in Abhängigkeit von der Wellenlänge. Soll heißen: Zu jedem Winkel Alpha (des Drehkristalls) gibt es nach der Bragg-Bedingung nur eine Wellenlänge, die in das Zählrohr gelangt. Wenn man also einen Winkelbereich (z.B. 0 bis 30 Grad) überstreicht, so kann man für jeden Winkel bzw. für jede der zugehörigen Wellenlängen eine Aussage darüber treffen, mit welcher Intensität sie in der Strahlung vorkommt. Du erhältst also das Spektrum der Strahlung.
Die Röntgenstrahlung entsteht folgendermaßen:
Treffen schnelle (stark beschleunigte) Elektronen auf die Röntgenanode, so kommt es zu zwei Prozessen, die zwar gleichzeitig stattfinden, aber physikalisch getrennt zu sehen sind:
Prozess 1: Die Elektronen dringen in die obersten Schichten des Anodenmaterials ein und werden hierbei abgebremst. Der Abbremsvorgang kann in mehreren (zum Teil sehr kleinen) Schritten oder in einem einmaligen Prozess stattfinden. Beim Abbremsen verlieren die Elektronen kinetische Energie die zum Teil in thermische Energie aber auch in Photonen (Röntgenstrahlung) umgewandelt wird. Die Röntgenstrahlung, die aufgrund dieses Prozesses entsteht, wird auch Röntgenbremsstrahlung genannt. Zwie Eigenschaften der Strahlung sind hierbei wichtig: 1. das Röntgenbremsspektrum ist nicht vom Anodenmaterial sondern nur von der Beschleunigungsspannung (maximale kinetische Energie der Elektronen) abhängig 2. Für die Photonenenergie der kürzesten Wellenlänge in diesem Spektrum (kurzwellige Grenze) gilt "h*f = e*U".
Prozess 2: Die Elektronen treten in Wechselwirkung mit den Atomen des Anodenmaterials und regen diese hierbei an. Beim Rückgang in den Grundzustand entstehen (auch) Röntgenphotonen. Röntgenstrahlung, die aufgrund dieses Prozesses entsteht, wird auch charakteristische Strahlung genannt. Da Strahlung, die durch Anregung von Atomen entsteht, immer zu einem diskreten Spektrum führt, ist die charakteristische Röntgenstrahlung die Ursache für die Peaks im Röntgenspektrum. Du musst dir merken: Die Peaks verändern ihre Lage nicht durch Änderung der Beschleunigungsspannung (in der Regel ihre Höhe schon) sondern nur durch Änderung des Anodenmaterials
Um noch einmal kurz auf deinen letzten Beitrag einzugehen: Der ist falsch.
für das Verständnis ist es wichtig, dass man die "Drehkristallmethode" und "die Entsstehung der Röntgenstrahlung" klar voneinander trennt.
Die Drehkristallmethode ist ein Verfahren zur Registrierung von Strahlung kurzer Wellenlängen in Abhängigkeit von der Wellenlänge. Soll heißen: Zu jedem Winkel Alpha (des Drehkristalls) gibt es nach der Bragg-Bedingung nur eine Wellenlänge, die in das Zählrohr gelangt. Wenn man also einen Winkelbereich (z.B. 0 bis 30 Grad) überstreicht, so kann man für jeden Winkel bzw. für jede der zugehörigen Wellenlängen eine Aussage darüber treffen, mit welcher Intensität sie in der Strahlung vorkommt. Du erhältst also das Spektrum der Strahlung.
Die Röntgenstrahlung entsteht folgendermaßen:
Treffen schnelle (stark beschleunigte) Elektronen auf die Röntgenanode, so kommt es zu zwei Prozessen, die zwar gleichzeitig stattfinden, aber physikalisch getrennt zu sehen sind:
Prozess 1: Die Elektronen dringen in die obersten Schichten des Anodenmaterials ein und werden hierbei abgebremst. Der Abbremsvorgang kann in mehreren (zum Teil sehr kleinen) Schritten oder in einem einmaligen Prozess stattfinden. Beim Abbremsen verlieren die Elektronen kinetische Energie die zum Teil in thermische Energie aber auch in Photonen (Röntgenstrahlung) umgewandelt wird. Die Röntgenstrahlung, die aufgrund dieses Prozesses entsteht, wird auch Röntgenbremsstrahlung genannt. Zwie Eigenschaften der Strahlung sind hierbei wichtig: 1. das Röntgenbremsspektrum ist nicht vom Anodenmaterial sondern nur von der Beschleunigungsspannung (maximale kinetische Energie der Elektronen) abhängig 2. Für die Photonenenergie der kürzesten Wellenlänge in diesem Spektrum (kurzwellige Grenze) gilt "h*f = e*U".
Prozess 2: Die Elektronen treten in Wechselwirkung mit den Atomen des Anodenmaterials und regen diese hierbei an. Beim Rückgang in den Grundzustand entstehen (auch) Röntgenphotonen. Röntgenstrahlung, die aufgrund dieses Prozesses entsteht, wird auch charakteristische Strahlung genannt. Da Strahlung, die durch Anregung von Atomen entsteht, immer zu einem diskreten Spektrum führt, ist die charakteristische Röntgenstrahlung die Ursache für die Peaks im Röntgenspektrum. Du musst dir merken: Die Peaks verändern ihre Lage nicht durch Änderung der Beschleunigungsspannung (in der Regel ihre Höhe schon) sondern nur durch Änderung des Anodenmaterials
Um noch einmal kurz auf deinen letzten Beitrag einzugehen: Der ist falsch.
Hey, danke 
Also, nur damit ich das nicht wieder falsch verstehe:
Röntgenstrahlung wird erzeugt wenn Elektronen mit einer Beschleunigungsspannung Ub auf eine Anode treffen.
Dabei kann es zu mehreren Wechselwirkungen kommen:
1. Elektronen werden abgebremst und geben a) ihre kinetische Energie an das Anodenmaterial ab ( Wärme entsteht) oder
b) es entsteht Röntgen(brems)strahlung, da Elektronen auf das Anodenmaterial treffen und ihre Energie Wmax= e*Ub abgeben und es entsteht Röntgenstrahlung mit Wmax= h*f
Das ganze wird kontinuierlich genannt, da die Energie der Röntgenstrahlung proportinal mit Ub steigt. Außerdem ist es unabhängig von dem Material der Anode, da diese lediglich abbremst.
2. Elektronen treffen auf die Anode und heben die Atome der Anode auf ein höheres Energieniveau ( durch Quantensprung). Dieser Zustand ist instabil und beim Quantenrücksprung entsteht Röntgenstrahlung. Da allerdings die Energieniveaus auf die die Atome gehoben werden können fest definiert sind, kann dies nur bei bestimmten Energien ( also bestimmter Ub) stattfinden. Daher entstehen die Peaks bei bestimmten Energien/ Ub.
Da die Energieniveaus in jedem Material fest definiert sind, hängt die Lage der Peaks von dem jeweiligen Material der Anode ab und ist damit charakteristisch. Das Spektrum hierbei ist immer die Beschleunigungsspannung ( bzw. die Energie durch W=e*Ub) in Abhängigkeit zur Zählrate.
Beim Bragg Versuch wird dann wiederum die Interferenz der Röntgenstrahlung gemessen. Dabei bleibt die Ub immer konstant und lediglich die Zählrate in Abhängigkeit zum Winkel wird gemessen.
Daher ist von den Peaks die durch Glanzwinkel bei der Bragg- Reflexion und den die durch bestimmte Energieniveaus des Anodenmaterials entstehen zu unterscheiden.
Und mit der "Entstehung des Röntgenbremsspektrums als Energieübertragung von Elektronen auf Photonen" ist dann gemeint, dass die Röntgenstrahlung durch Beschleunigung von Elektronen auf eine Anode entsteht ( durch Quantenrücksprünge und Abbremsung) und Röntgenstrahlung aus Photonen die sich als Welle ausbreiten besteht.
Alles richtig soweit ?
Vielen Dank
Also, nur damit ich das nicht wieder falsch verstehe:
Röntgenstrahlung wird erzeugt wenn Elektronen mit einer Beschleunigungsspannung Ub auf eine Anode treffen.
Dabei kann es zu mehreren Wechselwirkungen kommen:
1. Elektronen werden abgebremst und geben a) ihre kinetische Energie an das Anodenmaterial ab ( Wärme entsteht) oder
b) es entsteht Röntgen(brems)strahlung, da Elektronen auf das Anodenmaterial treffen und ihre Energie Wmax= e*Ub abgeben und es entsteht Röntgenstrahlung mit Wmax= h*f
Das ganze wird kontinuierlich genannt, da die Energie der Röntgenstrahlung proportinal mit Ub steigt. Außerdem ist es unabhängig von dem Material der Anode, da diese lediglich abbremst.
2. Elektronen treffen auf die Anode und heben die Atome der Anode auf ein höheres Energieniveau ( durch Quantensprung). Dieser Zustand ist instabil und beim Quantenrücksprung entsteht Röntgenstrahlung. Da allerdings die Energieniveaus auf die die Atome gehoben werden können fest definiert sind, kann dies nur bei bestimmten Energien ( also bestimmter Ub) stattfinden. Daher entstehen die Peaks bei bestimmten Energien/ Ub.
Da die Energieniveaus in jedem Material fest definiert sind, hängt die Lage der Peaks von dem jeweiligen Material der Anode ab und ist damit charakteristisch. Das Spektrum hierbei ist immer die Beschleunigungsspannung ( bzw. die Energie durch W=e*Ub) in Abhängigkeit zur Zählrate.
Beim Bragg Versuch wird dann wiederum die Interferenz der Röntgenstrahlung gemessen. Dabei bleibt die Ub immer konstant und lediglich die Zählrate in Abhängigkeit zum Winkel wird gemessen.
Daher ist von den Peaks die durch Glanzwinkel bei der Bragg- Reflexion und den die durch bestimmte Energieniveaus des Anodenmaterials entstehen zu unterscheiden.
Und mit der "Entstehung des Röntgenbremsspektrums als Energieübertragung von Elektronen auf Photonen" ist dann gemeint, dass die Röntgenstrahlung durch Beschleunigung von Elektronen auf eine Anode entsteht ( durch Quantenrücksprünge und Abbremsung) und Röntgenstrahlung aus Photonen die sich als Welle ausbreiten besteht.
Alles richtig soweit ?
Vielen Dank
Hallo,
schon besser....aber einige Deiner Formulierungen "stören" mich noch (evtl. falsches Verständnis).
Zu 1: Wir lassen jetzt mal die thermische Energie raus (ist für die Röntgenstrahlung eher unwichtig). Es treffen beschleunigte Elektronen auf das Anodenmaterial und werden abgebremst. Stell' Dir das einfach mal so vor, dass das erste Elektron in fünf Schritten (fünf Bremsvorgänge) abgebremst wird. Bei jedem Bremsvorgang verliert das Elektron einen Energiebetrag (also E1, E2,E3,E4 und E5). Für jeden dieser Energiebeträge entsteht ein Photon derselben Energie (man könnte auch sagen, dass das Quantenuniversum mystisch ist und die Energie in ein Photon umgewandelt wird..... das solltest Du aber nicht sagen, weil das nicht alle Lehrer/-innen mögen....ich finde das sehr treffend). Für jedes dieser Photonen gilt der Energiesatz E = h*f also E1=h*f1, E2=h*f2 usw. Somit entstehen hierbei je nach den Energiebeträgen bis zu 5 Röntgenphotonen verschiedener Frequenz/Wellenlänge. Das nächste Elektron verliert nun seine kinetische Energie in 8 "Bremsvorgängen", was evtl. zu 8 unterschiedlichen Röntgenphotonen führt. Die Anzahl der Bremsprozesse ist zufällig (statistisch verteilt) und wird/kann ziemlich kleinschrittig sein. Es ist aber auch möglich, dass das Elektron seine gesamte kinetische Energie in einem Bremsprozess verliert. Dann entsteht ein Photon, für das die Bedingung "e*U = h*f" gilt. Ein höher energetisches Röntgenphoton kann nicht entstehen, weil mehr als die ganze Energie in einem Protess abzugeben geht nicht. Die Folge ist die untere Grenzwellenlänge des Röntgenbremsspektrums.
Zu 2: Das charakteristische Spektrum hat, sofern die Elektronen, die in Wechselwirkung treten, genug Energie besitzen, nichts mit der Beschleunigungsspannung zu tun. Sie ist also von dieser unabhängig. Wenn also bei der Beschleunigungsspannung Ub=25kV ein Atom angeregt wird und anschließend ein Photon aussendet, so wird das auch bei Ub=27kV, Ub=30kV usw. passieren. Außerdem werden immer Röntgenphotonen derselben Wellenlänge ausgesandt. Die Wellenlänge, sofern es zur Anregung kommt, hängt ja nur von den Energiestufen des Atoms ab (also auf keinen Fall von Ub!).
Zu 3: Das Phänomen der Bragg-Reflexion hat erst einmal nichts mit der Röntgenstrahlung zu tun. Bragg-Reflexion kann man auch mit Ultraschall oder aber cm-Wellen zeigen(vielleicht habt ihr die anderen Versuche auch mal gemacht). Im Zusammenhang mit der Aufnahme des Röntgenbremsspektrums nutzt man "Bragg" als Messmethode. Hierbei werden der Krsitall und das Zählrohr genau so eingestellt, dass sie der Bragg-Bedingung für n=1 genügen.
Dadurch gelangt nur Röntgenstrahlung einer Wellenlänge in das Zählrohr. So kann man dann sagen, diese oder jene Wellenlänge tritt mit der und der Intensität in der Röntgenstrahlung auf. Für das Verständnis ist es also wichtig (wie ich es schon beschrieben habe) das Phänomen der "Bragg-Reflexion" von der Röntgenstrahlung zu trennen.
Den letzten Absatz kann man so stehen lassen.
Schönen Abend noch und GUTEN WIRKUNGSGRAD beim Abi
schon besser....aber einige Deiner Formulierungen "stören" mich noch (evtl. falsches Verständnis).
Zu 1: Wir lassen jetzt mal die thermische Energie raus (ist für die Röntgenstrahlung eher unwichtig). Es treffen beschleunigte Elektronen auf das Anodenmaterial und werden abgebremst. Stell' Dir das einfach mal so vor, dass das erste Elektron in fünf Schritten (fünf Bremsvorgänge) abgebremst wird. Bei jedem Bremsvorgang verliert das Elektron einen Energiebetrag (also E1, E2,E3,E4 und E5). Für jeden dieser Energiebeträge entsteht ein Photon derselben Energie (man könnte auch sagen, dass das Quantenuniversum mystisch ist und die Energie in ein Photon umgewandelt wird..... das solltest Du aber nicht sagen, weil das nicht alle Lehrer/-innen mögen....ich finde das sehr treffend). Für jedes dieser Photonen gilt der Energiesatz E = h*f also E1=h*f1, E2=h*f2 usw. Somit entstehen hierbei je nach den Energiebeträgen bis zu 5 Röntgenphotonen verschiedener Frequenz/Wellenlänge. Das nächste Elektron verliert nun seine kinetische Energie in 8 "Bremsvorgängen", was evtl. zu 8 unterschiedlichen Röntgenphotonen führt. Die Anzahl der Bremsprozesse ist zufällig (statistisch verteilt) und wird/kann ziemlich kleinschrittig sein. Es ist aber auch möglich, dass das Elektron seine gesamte kinetische Energie in einem Bremsprozess verliert. Dann entsteht ein Photon, für das die Bedingung "e*U = h*f" gilt. Ein höher energetisches Röntgenphoton kann nicht entstehen, weil mehr als die ganze Energie in einem Protess abzugeben geht nicht. Die Folge ist die untere Grenzwellenlänge des Röntgenbremsspektrums.
Zu 2: Das charakteristische Spektrum hat, sofern die Elektronen, die in Wechselwirkung treten, genug Energie besitzen, nichts mit der Beschleunigungsspannung zu tun. Sie ist also von dieser unabhängig. Wenn also bei der Beschleunigungsspannung Ub=25kV ein Atom angeregt wird und anschließend ein Photon aussendet, so wird das auch bei Ub=27kV, Ub=30kV usw. passieren. Außerdem werden immer Röntgenphotonen derselben Wellenlänge ausgesandt. Die Wellenlänge, sofern es zur Anregung kommt, hängt ja nur von den Energiestufen des Atoms ab (also auf keinen Fall von Ub!).
Zu 3: Das Phänomen der Bragg-Reflexion hat erst einmal nichts mit der Röntgenstrahlung zu tun. Bragg-Reflexion kann man auch mit Ultraschall oder aber cm-Wellen zeigen(vielleicht habt ihr die anderen Versuche auch mal gemacht). Im Zusammenhang mit der Aufnahme des Röntgenbremsspektrums nutzt man "Bragg" als Messmethode. Hierbei werden der Krsitall und das Zählrohr genau so eingestellt, dass sie der Bragg-Bedingung für n=1 genügen.
Dadurch gelangt nur Röntgenstrahlung einer Wellenlänge in das Zählrohr. So kann man dann sagen, diese oder jene Wellenlänge tritt mit der und der Intensität in der Röntgenstrahlung auf. Für das Verständnis ist es also wichtig (wie ich es schon beschrieben habe) das Phänomen der "Bragg-Reflexion" von der Röntgenstrahlung zu trennen.
Den letzten Absatz kann man so stehen lassen.
Schönen Abend noch und GUTEN WIRKUNGSGRAD beim Abi
Kurze Ergänzung......
unter "Zu 3" habe ich mich in Zeile 3 unklar ausgedrückt! In dem Wort "Röntgenbremsspektrum" muss das "brems" gestrichen werden. Das Wort sollte also "Röntgenspektrum" heißen.
Danke....Merand!
unter "Zu 3" habe ich mich in Zeile 3 unklar ausgedrückt! In dem Wort "Röntgenbremsspektrum" muss das "brems" gestrichen werden. Das Wort sollte also "Röntgenspektrum" heißen.
Danke....Merand!
