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Rọ̈ntgenstrahlung,

 

elektromagnetische Strahlung mit kürzerer Wellenlänge (beziehungsweise größerer Frequenz) als der des Lichts. Sie wurde von W. C. Röntgen entdeckt, der die Strahlen als X-Strahlen (englisch X-rays ['eksreɪz]) bezeichnete. Röntgenstrahlung unterscheidet sich von anderer kurzwelliger elektromagnetischer Strahlung (z. B. Gammastrahlung und elektromagnetischer Bestandteil der kosmischen Strahlung) nur durch die Art ihrer Entstehung, nicht dagegen in den physikalischen Eigenschaften. Röntgenstrahlung ist unsichtbar, erzeugt Fluoreszenz, hat starke chemische Wirkung (z. B. Schwärzung von Fotoplatten) und hohes Ionisationsvermögen. Sie zeigt wie das Licht Reflexion, Brechung, Beugung, Interferenz, Polarisation, hat aber im Gegensatz zu diesem hohes Durchdringungsvermögen für die meisten Stoffe.

 

Entstehung:

 

Nach der Entstehungsweise unterscheidet man die von Elektronen infolge ihrer Ablenkung (Beschleunigung) im elektrischen Feld von Atomkernen emittierte Bremsstrahlung von der charakteristischen Röntgenstrahlung (Eigenstrahlung, Röntgenfluoreszenzstrahlung) der Atome. Auf Materie auftreffende Röntgenstrahlung löst wiederum neue Röntgenstrahlung aus (sekundäre Röntgenstrahlung), daneben auch Elektronen (Röntgenphotoeffekt). Charakteristische Röntgenstrahlung der Frequenz ν wird, nach Ionisation eines der innersten Elektronen, z. B. aus der K-Schale, durch Übergang eines Elektrons aus einem energetisch höheren Zustand E₂ (z. B. in der L- oder Mittel-Schale) in einen niedrigeren Energiezustand E₁ unter Emission eines Röntgenquants der Energie hν = E₂ — E₁ erzeugt (h plancksches Wirkungsquantum). - Bremsstrahlung weist ein kontinuierliches Spektrum auf, das bei einer durch die kinetische Energie der Elektronen bestimmten Grenze nach der kurzwelligen Seite hin abbricht. Das Spektrum der charakteristischen Röntgenstrahlung dagegen besteht aus scharfen Linien, die, je nach Lage des Endzustands des strahlenden Elektrons, mit K, L, M, N,. .. bezeichnet werden. Sie verschieben sich nach dem Moseley-Gesetz mit steigender Ordnungszahl des emittierenden Atoms nach der kurzwelligen Seite hin.

 

Technisch wird Röntgenstrahlung meist mit Röntgenröhren erzeugt, wobei man weiche (Wellenlänge 25- 2,5 nm, Quantenenergie 0,5-5 keV), mittelharte (2,5- 0,25 nm, 5-50 keV) und harte Röntgenstrahlung (0,25-3 ·^-3 nm, 50 keV-3 MeV) unterscheidet. Ultraharte Röntgenstrahlung ( 3 · 10^-3 nm, > 3 MeV) lässt sich mit Elektronenbeschleunigern erzeugen (Synchrotronstrahlung).

 

Anwendung:

 

Die technische Nutzung der Röntgenstrahlung ist v. a. in der Medizin, Metallurgie, Kristallographie und chemische Analytik weit verbreitet. Die bei chemisch verschiedenen Stoffen unterschiedlicher Durchdringungsfähigkeit der Röntgenstrahlung wird besonders zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung (Durchstrahlungsprüfung) und für medizinische Zwecke (Röntgenuntersuchung) angewandt; insbesondere wird die biologische Wirkung der Röntgenstrahlung bei der Röntgenbehandlung ausgenutzt. Verfahren zur Strukturuntersuchung sind u. a. Röntgenspektralanalyse, Röntgenstrukturanalyse, Röntgenspektroskopie und Röntgenmikroskopie (Röntgenmikroskop).

 

Recht:

 

Soweit nicht die Strahlenschutz-VO (Strahlenschutz) zur Anwendung gelangt, gilt für Röntgeneinrichtungen und Störstrahler, in denen Röntgenstrahlung mit einer Grenzenergie von wenigstens 5 keV durch beschleunigte Elektronen erzeugt werden können und bei denen die Beschleunigung der Elektronen auf eine Energie von 1 MeV begrenzt ist, die Röntgen-VO vom 8. 1. 1987(mit Änderungen). Danach bedarf, wer eine Röntgeneinrichtung betreibt, grundsätzlich einer Genehmigung. Bestimmte Tatbestände sind lediglich anzeigepflichtig. Neben Überwachungsvorschriften enthält die VO Vorschriften über den Betrieb, die Anwendung von Röntgenstrahlung auf Menschen, ferner über die Strahlenexposition, die ärztliche Überwachung sowie Bußgeldvorschriften.

 

Geschichte:

 

W. C. Röntgen entdeckte die »X-Strahlen« 1895 bei Versuchen mit hittorfschen, crookesschen und lenardschen Röhren. Die elektromagnetische Natur der Röntgenstrahlung wurde 1912 von M. von Laue, Paul Knipping (* 1883, ✝ 1935) und W. Friedrich durch Erzeugung von Röntgenstrahlinterferenzen an Kupfersulfatkristallen nachgewiesen. 1913/14 fand H. Moseley bei systematischen Untersuchungen der charakteristischen Röntgenstrahlung das nach ihm benannte Gesetz. W. H. und W. L. Bragg sowie P. J. W. Debye und P. Scherrer begründeten mit ihren Arbeiten die Röntgenstrukturanalyse und die Röntgenfeinstrukturuntersuchung.

 

Literatur:

 

Hb. der Physik, hg. v. S. Flügge, Bd. 30 (1957);

 R. Glocker u. E. Macherauch: Röntgen- u. Kernphysik für Mediziner u. Biophysiker (²1971);

 J. Urlaub: Röntgenanalyse, Bd. 1: Röntgenstrahlen u. Detektoren (1974);

 W. Angerstein u. a.: Grundlagen der Strahlenphysik u. radiolog. Technik in der Medizin (Leipzig ⁴1987);

 W. Petzold u. H. Krieger: Strahlenphysik, Dosimetrie u. Strahlenschutz, 2 Bde. (^3-41998-2001).

 

Weitere Literatur: Atom.

 

Hier finden Sie in Überblicksartikeln weiterführende Informationen:

 

 

Röntgenstrahlen: Der Blick durch die Hand

 

Röntgendiagnostik: Vom Röntgenbild zur Computertomographie

 

Röntgenstrahlung

 

[nach Wilhelm Conrad Röntgen, *1845-1923; engl. X-radiation], elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen von ca. 3 · 10^-8 m bis 10^-17 m (es gibt keine einheitliche Definition der unteren Grenzwellenlänge, elektromagnetisches Spektrum). Diese Wellenlängen sind erheblich kürzer als die des sichtbaren Lichts, die Strahlung somit entsprechend energiereicher als Licht. Röntgenstrahlung ist unsichtbar, erzeugt Fluoreszenz und kann chemische Reaktionen auslösen (z. B. Schwärzen einer Fotoplatte).

 

In Bildschirmen mit Bildröhre passiert der beschleunigte Elektronenstrahl eine Lochmaske aus Metall, wobei niederenergetische Röntgenstrahlung entsteht. Anlage III der Röntgenverordnung definiert einen Monitor als »eigensichere Kathodenstrahlröhre«, wenn in 10 cm Abstand von der Bildschirmoberfläche die Dosisleistung einen Wert von 1 µSv/h (Mikrosievert pro Stunde) nicht überschreitet.