Röntgenstrahlung und ihre charakteristischen Linien im Spektrum
Inhaltsverzeichnis
Röntgenstrahlung ist ein Teil der elektromagnetischen Strahlung mit sehr kurzen Wellenlängen und entsprechend hohen Frequenzen.
Wie entsteht Röntgenstrahlung?
Es gibt prinzipiell zwei Möglichkeiten, wie Röntgenstrahlung erzeugt werden kann:
-
1. Möglichkeit: Röntgenstrahlung wird mithilfe der Beschleunigung /Abbremsung von elektrischen Ladungen erzeugt. Nach der Elektrodynamik erzeugen beschleunigte elektrische Ladungen elektromagnetische Strahlung. Die Wellenlänge der erzeugten elektromagnetischen Strahlung hängt davon ab, wie stark die Beschleunigung / Abbremsung ist. Bei der sogenannten Bremsstrahlung knallen schnelle Elektronen auf eine Anode und erzeugen aufgrund ihrer Abbremsung Röntgenstrahlung.
-
2. Möglichkeit: Röntgenstrahlung wird mithilfe der Energieniveaus in einem Atom erzeugt. Charakteristische Strahlung - ist Röntgenstrahlung, die entsteht, wenn Elektronen aus höheren Energieniveaus auf die untersten Energieniveaus übergehen. Dabei wird - von der Atomsorte abhängige (deshalb: "charakteristisch") - Röntgenstrahlung emittiert.
Ein Elektron fällt in einen niedrigeren Energiezustand und emittiert dabei elektromagnetische Strahlung.
Charakteristische Linien (K-Alpha, K-Beta) im Röntgenspektrum
Aufgetragen ist die Intensität \(I\) des Lichts (oder Zählrate der Photonen) in Abhängigkeit der Wellenlänge \(\lambda\). \( K_{\alpha} \) und \( K_{\beta} \) sind zwei charakteristische Spektrallinien, die bei der Emission von Röntgenstrahlen auftreten. Der Hauptunterschied zwischen diesen beiden Linien liegt in ihrer Energie und Frequenz.
\( K_{\alpha} \)-Linie hat eine höhere Energie und Frequenz als die \( K_{\beta} \)-Linie. K-alpha entsteht, wenn ein Elektron aus der K-Schale des Atoms auf ein Loch in der L-Schale fällt, während die K-beta-Linie durch den Übergang eines Elektrons von der K-Schale auf ein Loch in der M-Schale entsteht.
Die Unterschiede in den Energieniveaus und den Elektronenübergängen führen zu verschiedenen Frequenzen und Energieemissionen, was es ermöglicht, sie spezifisch zu identifizieren und zu unterscheiden. In der Röntgenspektroskopie werden diese charakteristischen Linien verwendet, um das Atom oder Molekül zu identifizieren, das die Röntgenstrahlung emittiert hat.