Spannung einer Röntgenröhre (Physik)?
Moin,
ich muss hier gerade eine Physikaufgabe (siehe Bild)
ausrechnen bzw. lösen, doch leider bin ich am verzweifeln. Ich sitze hier schon locker 30min, doch irgendwie fällt mir dazu keine plausible Lösung ein. Kann mir jemand helfen? Danke im Voraus
1 Antwort
Schaun wir mal nach, wie groß die Ruheenergie des Elektrons ist:
0,51 MeV
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektron
Wenn das Elektron in einer Röntgenröhre, beim Aufprall auf der Anode, Strahlungsquanten erzeugen soll, die genauso viel Energie haben, dann muß es wohl auch selber mit mindestens genauso viel kinetischer Energie aufschlagen.
Tatsächlich haben dann die meisten freigesetzen Strahlungsquanten weniger Energie, aber die kin. Energie, die das Elektron mitbringt, setzt die Obergrenze:
Zu kurzen Wellenlängen hin hat das Spektrum eine Grenzwellenlänge, die der kinetischen Energie der Elektronen entspricht, d. h. die gesamte kinetische Energie der Elektronen wird in Röntgenstrahlung umgewandelt. Diese Grenzwellenlänge hängt nur von der durchlaufenen Beschleunigungsspannung (Anodenspannung) ab,
https://de.wikipedia.org/wiki/Bremsstrahlung
In dem Diagramm hier ist das die Stelle, wo die Kurve steil auf Null abfällt.
https://de.wikipedia.org/wiki/Bremsstrahlung#/media/Datei:Tube_Cu_LiF.PNG
Praktischerweise haben wir den benötigten Energiebetrag gleich schon in der Einheit Elektronenvolt. So können wir ohne viel Rechnen sagen, mit welcher Spannung wir das Elektron beschleunigen müssen: mit 0,51 MV, oder 510 kV.
Ist das ein vernünftiger Wert? Ja, er liegt im oberen Bereich der für Röntgenröhren typischen Spannungen:
Die Kathode emittiert Elektronen, die im elektrischen Feld der angelegten Hochspannung (25–600 kV) in Richtung der Anode beschleunigt werden.