Frage von JogurtIstCool, 68

Röntgenspektrum - Abhängigkeit von der Spannung?

Huhu,

es geht darum, dass ich den Graphen http://www.abi-physik.de/buch/quantenmechanik/roentgenstrahlung/ nicht so richtig verstehe.

1.) Was bedeutet in dem Zusammenhang "die relative Intensität" auf der Y-Achse... Ich weiß was die Intensität ist "relativ - weil sie in Abhängigkeit von der Energie der Photon abhängt?

Falls ja, dann wird es noch verwirrender. Die Photon haben ja eine gewisse Energie in keV angegeben. Warum haben jetzt die Strahlen der Röntgenröhre bei beispielsweise 10keV (bei den Spannung von U1, U2, U3, etc.) so unterschiedliche Intensitäten? Ich mein wenn ein Photon diese Energie (E=e*U) hat, dann ist doch die Intensität immer gleich stark?

Müsste nicht auch der "Peak" des Graphen bei beispielsweise 35kV (U1 Spannung) auf der X-Achse sein. Je höher die Energie eines Photons, desto größer ist die Bremsstrahlung, desto größer ist die Intensität der Strahlung?

Expertenantwort
von TomRichter, Community-Experte für Physik, 28

> relativ - weil sie in Abhängigkeit von der Energie der Photon abhängt?

Nein. Relativ heißt hier, dass die Werte nicht in irgendeiner üblichen Einheit und auch nicht in Photonen/Sekunde angegeben sind, sondern relativ zueinander.

Du kannst aus dem Diagramm entnehmen, dass bei einer Intensität "2" doppelt so viele Photonen emittiert werden wie bei der Intensität "1". Und auch, dass bei "0" keine emittiert werden.  Aber Du kannst nicht  entnehmen, wieviele es bei 1 oder 2 sind.

> wenn ein Photon diese Energie (E=e*U) hat, dann ist doch die Intensität immer gleich stark?

Nein. Die Intensität ist nicht die Energie eines Photons, sondern die Anzahl von Photonen (in dieser Zeichnung),  manchmal auch der Energiestrom (Anzahl der Photonen mal Energie eines Photons).

Zu lesen als (bezogen auf das gesamte Röntgenspektrum): Bei einer Spannung von 35 kV werden Photonen aller möglichen Energien von 0 bis 35 keV emittiert. Dabei gibt es doppelt so viele Photonen mit der Energie 17.4 keV wie mit 16.4 keV.

> Müsste nicht auch der "Peak" des Graphen bei beispielsweise 35kV

Nein, weil in diesem Diagramm ja nicht die Energie als Intensität aufgezeichnet wird (weder die eines Photons noch die des gesamten Photonenstroms), sondern die Anzahl der Photonen. Und da gibt es nur wenige, die die maximal mögliche Energie haben.

Kommentar von JogurtIstCool ,

Danke für deine ausführliche Antwort. 
In meinen Worten (bitte korrigiere mich). 
Bei einer Spannung U2 von 35 kV, gibt es doppelt so viele Photon mit 6keV als mit 3keV. 
Je größer die angelegte Spannung ist, desto größer ist das Energie-Spektrum der emittierten Photonen und die Intensität. 

Kommentar von TomRichter ,

Ich kann nicht nachvollziehen, wie Du zu Deinen Werten kommst. Bei 35 kV (im Diagramm als U1 gekennzeichnet, nicht als U2) lese ich ab:

Photon-Energie          Intensitaet
     3 keV                           1,03
     6 keV                           1,83

Also merklich weniger als das Doppelte!

> Je größer die angelegte Spannung ist, desto größer ist das Energie-Spektrum der emittierten Photonen und die Intensität.

Ich habe zwar sprachliche Bedenken wegen des "größer" beim Spektrum (vermutlich wäre "breiter" besser), aber ansonsten stimmt das.

Antwort
von Wechselfreund, 38

"relative Intensität" bedeutet, dass man nur die Anzahl der Photonen mit der entsprechenden Energie vergleicht (höher -> mehr) und nicht absolut sagt, wie viele es sind.

Die Elektronen haben bei fester Beschleunigungsspannung zwar gleiche Energie, müssen diese beim Abbremsen aber nicht unbedingt "auf einen Schlag" abgeben. Das bedeutet, die Energei der Photonen h·f ist <= e·Ub, im Spektum gibt es eine (küzeste) Grenzwellenlänge.

Die Intesität beschreibt die Anzahl der Photonen, nicht deren Energei. Die wird durch die Wellenläge bestimmt.

Hast du den Photoeffekt verstanden? Dies ist "das selbe, nur anders herum";)

Kommentar von Wechselfreund ,

Die Dastellungsform in der URL ist sehr ungewöhnlich (Auftragen über die Energie). Im Abitur würde ich eher die Abbildung in diesem Artikel erwarten:

http://www.gymmelk.ac.at/the/phklass/klasse8/quanten/roentgen/roentgen.htm

Entshuldige bitte die Tippfehler...

Antwort
von Pretan4, 32

Es wird wohl auf verschiedene elektronen,verschiedener Niveaus treffen...

Umso mehr energie ein Elektron hat, desto mehr andere kann es aus dessen schalen lösen

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