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Röntgenstrahlung zur Strukturanalyse
• Strahlung für die Strukturanalyse– Feinstruktur Untersuchung, das heißt zur Beugung der
Röntgenstrahlen an kristallinen Gittern oder Objekten mit Abständen im Bereich von 0,1 nm
– Grobstruktur Untersuchung: Durchleuchtung zur Materialprüfung
Inhalt
106
103
1
0,1 1 10 100 1000 1.000.000
Absorption von Röntgenstrahlen nach einem Beryllium Fenster
Photoeffekt
Kohärente Streuung
Compton-Effekt
Paarbildung
Röntgen mit 45 kV
Erwünscht
Gefürchtet!
1,55 0,31
Å
Röntgenröhre zur Feinstruktur-Untersuchung mit Beryllium Fenster
B
40 kV 30 mA
Für Beugungsversuche in der „Feinstrukturanalyse“ ist langwellige Strahlung erwünsch: Das Fenster aus 0,4 mm Be ist nahezu für alle Wellenlängen transparent!
0,4 mm Beryllium Fenster
Heizstrom 4 A
Transmission von 0,4 mm Beryllium in Abhängigkeit von der Energie der Röntgenstrahlung
4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 240,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
I/I0D
urc
hlä
ssig
keit
I/I0
Energie der Strahlung [keV]3,10 1,55 1,03 0,78 0,62 0,52
Wellenlänge [Å]
Cu-Anode mit Brennfleck 0,5 * 8 mm
Cu-Anode mit Beryllium Fenster
Fenster für „Punktfokus“
Fenster für „Strichfokus“
Ausführung einer Feinstruktur-Röhre
Kathode
• Zwischen der Kathode und dem Gehäuse liegen 40 kV
Kathode mit Wehnelt-Zylinder
Wasserzuführung
• Das Wasser sprüht durch den Spalt auf die Rückseite der Anode
Röntgenstrahlung zur Beugung in der Feinstrukturuntersuchung
Feststehende Röhren oder Drehanoden aus
• Kupfer (E=8 keV, λKα = 0,154 nm) oder
• Molybdän (E=16 keV, λKα = 0,07 nm)
• Das Material im Röhrenfenster, 0,4 mm Beryllium, absorbiert praktisch nicht, denn die „weiche“ Strahlung ist erwünscht: – Weiche Strahlung zeigt einen hohen Streuquerschnitt
für kohärente Streuung– Allerdings: die „weichen“ Anteile ionisieren durch den
Photoeffekt (~1/ E3), schädigen organisches Material– Diese Strahlung ist deshalb zur medizinischen
Durchleuchtung völlig ungeeignet
• Röntgenröhren zur Feinstruktur Untersuchung strahlen praktisch ohne Filter (0,4 mm Be-Fenster)– Langwellige Anteile sind erwünscht, wegen starker Anregung
kohärenter Streuung– Aber: Wegen der ionisierender Wirkung und hohen Absorption ist
diese Strahlung zur medizinischen Durchleuchtung völlig ungeeignet
• Röntgenröhren zur Grobstruktur Untersuchung (Durchleuchtung) sind – wie Röhren für medizinisches Röntgen - mit 2,5 mm Al Filter, ausgestattet– absorbiert langwellige Strahlung mit Energie unter 20 keV, sie
trägt – wegen hoher Absorption durch Photoeffekt – nicht zur Durchleuchtung bei
Zusammenfassung
Äußerste Vorsicht beim Umgang mit Feinstrukturröhren! Schwere Strahlenschäden drohen!
finis