Charakteristische Röntgenstrahlung
Definition
Die charakteristische Röntgenstrahlung ist ein Teil der Röntgenstrahlung, der durch Elektronenübergänge in der Elektronenhülle eines Atoms entsteht. Die Energie der emittierten Photonen ist dabei für jedes Element charakteristisch.
Entstehung
Charakteristische Röntgenstrahlung entsteht, wenn Elektronen aus einer inneren Elektronenschale eines Atoms (z.B. K- oder L-Schale) herausgeschlagen werden. Dabei entsteht eine Elektronenlücke. Diese Lücke wird anschließend durch ein Elektron aus einer höheren Schale aufgefüllt. Die Energiedifferenz zwischen den beiden Energieniveaus wird in Form eines Röntgenphotons abgegeben. Da die Energieniveaus der Elektronenschalen elementspezifisch sind, besitzt auch die charakteristische Röntgenstrahlung diskrete Energien.
Spektrallinien
Die wichtigsten Linien werden nach der Elektronenschale benannt, in die das Elektron übergeht (Moseley-Notation). Häufige Beispiele sind:
- Kα-Linie: Übergang von der L-Schale zur K-Schale
- Kβ-Linie: Übergang von der M-Schale zur K-Schale
Diese Linien erscheinen im Röntgenspektrum als scharfe Peaks, die dem kontinuierlichen Spektrum der Bremsstrahlung überlagert sind. Da die Energien der Linien vom Anodenmaterial abhängen, werden in medizinischen Röntgenröhren häufig Materialien mit hoher Ordnungszahl wie Wolfram verwendet.
Bedeutung
Charakteristische Röntgenstrahlung spielt eine wichtige Rolle
- bei der Erzeugung von Röntgenstrahlung in der Röntgenröhre
- in der Röntgenfluoreszenzanalyse zur Bestimmung der Elementzusammensetzung von Materialien
- in der Materialanalyse und Kristallographie.