Physik

·       Glühkathode: Austritt von Elektronen

·       Anode: Beschleunigung der Elektronen durch elektrisches Feld und Abbremsung beim Aufprall, daraus resultiert zu 99% Wärme und zu 1% Röntgenstrahlung (Bremsstrahlung und charakteristische Röntgenstrahlung)

·       Evakuierter Glaskolben: Vermeidung von Stößen zwischen Elektronen und Luft

·       Gehäuse der Röhre: Absorption und Schwächung der Elektronen durch Eigenfilterung

Bremsstrahlung (synonym zu Röntgenstrahlung) entsteht, wenn geladene Teilchen beschleunigt werden. Am markantesten lässt sich dieser Effekt beim Abbremsen (Bremsbeschleunigung) von leichten Teilchen (Elektronen) beobachten. 

Das Spektrum dieser Röntgenstrahlung ist kontinuierlich und erreicht maximal eine Photonenenergie entsprechend der kinetischen Energie des Elektrons während des Bremsvorgangs: Eγmax = Eekin. 

Eine Erhöhung der Beschleunigungsspannung führt zu einer Erweiterung des Bremsspektrums. Die spezifischen Energien für die Elektronenübergänge bleiben gleich—> durchschnittliche Energie und Anzahl der Röntgenphotonen wird größer

Eine Erhöhung der Heizspannung verstärkt die Intensität des Bremsspektrums

o   Photoeffekt

o   Compton-Streuung

o   Paarbildung

o   Elastische Stöße

o   Schichtdicke

Der Photoeffekt ist exponentiell abhängig von der Ordnungszahl des durchstrahlten Gewebes

Der Comptoneffekt ist hingegen nur linear abhängig von der Dichte des Absorbers.

·       Einfallendes Photon schlägt ein Elektron aus der inneren Schale

·       Photon wird vollständig absorbiert —> Das Elektron besitzt die gesamte Photonenenergie minus der Energie, welche das Elektron in der Schale hielt (Bindungsenergie)

·       Die entstandene freie Stelle wird durch ein Elektron der äußeren Schale aufgefüllt

—>Charakteristische Röntgenstrahlung (Oben    angesprochene Peaks)

—>Interne Absorption (Die freiwerdende Energie trifft auf ein weiter außenliegendes, schwach gebundenes Elektron)

—>Auger-Elektronen Emission

·       Wahrscheinlichkeit des Photoeffekts nimmt mit steigender Ordnungszahl zu und mit steigender Photonenenergie ab

·       Ein einfallendes Photon wechselwirkt mit einem Elektron der äußeren Schale, nur ein Teil seiner Energie wird absorbiert aber Elektron trotzdem herausgelöst

·       Ursache: Energie des Photons ist deutlich größer als die Bindungsenergie des Elektrons in der äußeren Schale

—> Entstehung eines Comptonelektrons sowie eines gestreuten Photons mit niedrigerer Energie und anderer Ausbreitungsrichtung —>Verursacht „Rauschen“

·       Wahrscheinlichkeit des Comptoneffekts: Unempfindlich gegenüber dem Stoff, da Ordnungszahl Z und Massezahl A meist gleichmäßig ansteigen, daher nur abhängig von Dichte des Absorbers

·       Das einfallende Photon wechselwirkt mit dem Elektromagnetischen Feld des Atomkerns

·       Photon wird vollständig absorbiert und Energie ist Materie umgewandelt.

·       Es wird ein Elektron und ein Positron (Antielektron) emittiert.

·       Da die Ruhemasse eines Elektrons (/Positrons) 0,511 MeV beträgt, wird für das Loslösen beider Teilchen insgesamt eine Energie von 1,022 MeV benötigt.

—> Das Photon muss diese Energie mindestens besitzen             

—> Daher nicht so wichtig für Röntgenbild

·       Das Röntgen-Photon trifft auf ein Hüllen-Elektron und verändert dadurch seine Richtung, ohne Energie an das Elektron abzugeben

·       Bei diesem Prozess findet also keine Ionisation statt – Das Röntgenphoton wird lediglich gestreut.

·       Es tritt Schwächung auf, obwohl die Energie des Photons gleichbleibt. Die Ursache besteht darin, dass das Photon aus dem Gebiet herausgestreut wird und somit nicht mehr der Untersuchung zur Verfügung steht = Streustrahlung

·       Das Röntgen-Photon trifft auf ein Hüllen-Elektron und verändert dadurch seine Richtung, ohne Energie an das Elektron abzugeben

·       Bei diesem Prozess findet also keine Ionisation statt – Das Röntgenphoton wird lediglich gestreut.

·       Es tritt Schwächung auf, obwohl die Energie des Photons gleichbleibt. Die Ursache besteht darin, dass das Photon aus dem Gebiet herausgestreut wird und somit nicht mehr der Untersuchung zur Verfügung steht = Streustrahlung