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Rọ̈ntgenröhre,

 

geschlossene, evakuierte Glasröhre, in der beschleunigte Elektronen beim Aufprall auf eine Metallelektrode Röntgenstrahlung auslösen. In den ältesten, auf W. C. Röntgen zurückgehenden Formen der Röntgenröhren wird der Elektronenstrahl durch eine Gasentladung erzeugt (Ionenröhren). Diese Röntgenröhren weisen im Allgemeinen drei Elektroden (Kathode, Anode, Antikathode) auf, wobei von der Antikathode (die der Kathode gegenüberstehende positive Elektrode) die Röntgenstrahlung ausgeht.

 

Die heute allgemein verwendete Coolidge-Röhre besteht aus einem hochevakuierten Glaskolben (Druck kleiner als 10^-3 Pa), in den die elektrisch heizbare Wolframglühkathode als Elektronenquelle, der sie umgebende Wehnelt-Zylinder und die metallene Anode eingearbeitet sind. Durch die hohe Röhrenspannung zwischen Anode und Kathode (30 bis 400 kV) werden die aus der Glühkathode austretenden Elektronen stark beschleunigt, vom negativ geladenen Wehnelt-Zylinder gebündelt und treffen mit hoher Geschwindigkeit im möglichst punktförmigen Brennfleck (0,1 bis 1,5 mm Durchmesser) auf der Anode auf, die in diesem Bereich aus Wolfram oder einer seiner Legierungen besteht. Beim Aufprall geht die Intensität des Elektronenstrahls zu rd. 99 % in Wärme über und heizt die Anode auf (bis zu 2 700 ºC). Die Restenergie ruft im Anodenmaterial die Aussendung der Röntgenstrahlung in Form von Bremsstrahlung und charakteristische Eigenstrahlung der Atome hervor. Damit die vom Brennfleck radial abgestrahlte Röntgenstrahlung seitlich mit geringen Verlusten aus der Röntgenröhre austreten kann, ist die Auftrefffläche der Anode geneigt, die bei leistungsfähigeren Röhren zur Abführung der Wärme mit Flüssigkeit (Wasser, Öl) gekühlt werden kann. Für sehr hohe Belastungen verwendet man gewöhnlich Drehanodenröntgenröhren, bei denen die Anode unter dem Elektronenstrahl rotiert, sodass der über die Anode wandernde Brennfleck eine Stelle nur kurzzeitig aufheizt.

 

Die Härte der Röntgenstrahlung, d. h. die Energie der Röntgenquanten, ist umso größer, je größer die Beschleunigungsspannung für die Elektronen ist; sie kann durch Veränderung der Anodenspannung variiert werden. Die Strahlungsintensität lässt sich mit dem Heizstrom der Glühkathode regeln, von dem die Stärke des Elektronenstroms zwischen Kathode und Anode abhängt. Da weiche Strahlung, z. B. für die Hauttherapie, bereits in der Glaswand der Röntgenröhre absorbiert wird, lässt man sie durch ein besonderes röntgendurchlässiges Fenster austreten, das z. B. aus Lithiumborat- oder Berylliumfolie besteht. Bei der Erzeugung harter Röntgenstrahlung umgibt eine Bleiabschirmung die Röntgenröhre, um die unerwünschte Abstrahlung in bestimmte Raumrichtungen zu verhindern.

 

Röntgenröhren werden in der medizinischen Diagnostik und Therapie (z. B. Röntgendurchleuchtung, Computertomographie, Strahlentherapie), für Werkstoff- und Materialprüfungen (z. B. Schweißnähte, Halbleitermaterial), zur Röntgenstrukturanalyse von Kristallen sowie Röntgenspektralanalyse chemischer Substanzen eingesetzt. Zur Untersuchung sehr schnell ablaufender Vorgänge dienen Röntgenblitzröhren.

 

Hier finden Sie in Überblicksartikeln weiterführende Informationen:

 

Röntgengerät: Bilder aus dem Innern des menschlichen Körpers

 

Röntgendiagnostik: Vom Röntgenbild zur Computertomographie