VL20_roentgenstrahlung

Report
VL 20
VL 18
18.1. Mehrelektronensysteme
VL 19
19.1. Periodensystem
VL 20
20.1. Röntgenstrahlung
Wim de Boer, Karlsruhe
Atome und Moleküle, 27.06.2013
1
Vorlesung 20:
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/
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Röntgenstrahlung (X-rays)
30-facher
Beckenfraktur
mit Metallstäben
stabilisiert
Maus
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Elektromagnetisches Spektrum
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Entstehung der Röntgenstrahlung
E0=eU
Emax=E0
E<E0
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Röntgenspektren
Bremsstrahlung:
Charakteristische Röntgenstrahlung:
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Röntgenröhre
Schematische Zeichnung einer Röntgenröhre (K:
Kathode (Elektronenquelle), A: Anode
(Elektronenziel), X: X-Strahlung, Röntgenstrahlung)
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Röntgenröhre
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Röntgenkamera
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Röntgendetektor
http://www.emasiamag.com
oder digitale kamera
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Röntgenstrahlung
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Charakteristische Linien im Bohr Modell
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Röntgenlinien
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Röntgenabsorption
(aus Streutheorie)
Daher bei hohen Energien Streuung dominant,
bei kleinen Energien Absorption. Absorption  Dichte->
Massenabsorptionskoeff.  = μ/ρ
Bei Röntgenstr. nur  wichtig.
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Wechselwirkung zwischen Photonen und Materie
4. VL
Thompson
Rayleigh
klassische Streuung
Teilchencharakter
Teilchencharakter
Energie->Masse
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Energieabh. der Absorptionsprozesse
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Energieabhängigkeit der Absorptionsprozesse
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Energieabhängigkeit der Absorption
Photoeffekt
Compton Paarbildung
Absorptionskanten
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Intensität einer Röntgenröhre vs Frequenz
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Zusammenfassung
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Emission und Absorption
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Materialabhängigkeit
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Moseley-Gesetz
Wellenzahl=/c=1/
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Moseley-Gesetz
Moseley-Gesetz:
aus E  Z2 folgt
Z  , wie von Moseley
zuerst beobachtet.
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Röntgen Fluoreszenz
Fluoreszenz:
durch einen Laserstrahl
oder Röntgenstrahlung
werden Atome angeregt
(=Elektronen in höheren
Schalen oder entfernt).
Bei Abregung:
Photon emittiert
(Röntgenstrahlung)
http://ie.lbl.gov/xray/
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Röntgen Fluoreszenz
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
Strahlung: X-Strahlen, daher meistens x-rays auf Englisch.
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X-ray fluorescence
germanium x-ray Detektor
bei flüssigem Stickstoff
Temperatur
(ca. 80 K, damit thermisches
Rauschen reduziert wird)
Lötzinn mit Indium
241Am
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radioaktive Quelle
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X-ray fluorescence spectrum
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Auger-Elektronen
(aus strahlungslosen Übergängen)
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http://www.pci.uni-heidelberg.de/pci/hvolpp/work/sfg/AES.html
Auger Elektron Spektroskopie (AES)
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Auger Elektron Spektroskopie (AES)
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Linienformen
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Synchrotronstrahlung
(-> sehr intensive Bremsstrahlung)
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Synchrotronstrahlung
(-> sehr intensive Bremsstrahlung)
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Zum Mitnehmen
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Elektronenanordnung im Grundzustand
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Elektronenanordnung im Grundzustand
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