Aufbau und Charakterisierung eines Guinier-Diffraktometers

Grundlagen 2 - 1
2. Grundlagen
2.1 Erzeugung von Röntgenstrahlung
Für die Erzeugung von Röntgenstrahlung
werden zunächst Elektronen mittels
Glühemission aus einem stromdurch-
floßenen Draht emittiert. Eine zwischen
diese Glühwendel (Kathode) und der aus
möglichst elementreinem Metall (Cu, Mo,
Fe, Cr, Ag) bestehenden Anode
(Abbildung 2-1), angelegte hohe elek-
trische Spannung bringt die austretenden
Elektronen innerhalb einer Beschleuni-
gungsstrecke von wenigen Zentimetern
auf eine im keV-Bereich liegende kine-
tische Energie. Diese hängt wie folgt von
der anliegenden Beschleunigungsspan-
nung ab:
E kin
Treffen diese schnellen Elektronen auf das Metall der Anode, so wird die damit
eingebrachte Energie zu ungefähr 99,5% vorwiegend in Wärme, aber auch in die
gewünschte Röntgenstrahlung verwandelt. Diese Strahlung besteht zum einen aus
einem weißen Spektrum der Bremsstrahlung und zum anderen aus der
charakteristischen Strahlung des Anodenmaterials (Abbildung 2-2). Das weiße
Spektrum ergibt sich aus dem Abbremsen der auftreffenden Elektronen im starken
elektromagnetischen Feld der Atomkerne. Die Intensitätsverteilung ist kontinuierlich
und reicht bis zu einer oberen Grenzwellenlänge λ min . Diese ergibt sich dadurch,
daß ein Elektron maximal seine gesamte kinetische Energie an ein Röntgenquant
weitergeben kann und ist wie folgt mit der Röhrenspannung U verknüpft:
Ekin, max
= e ⋅U
(Gl. 2-1).
= e ⋅U
= h ⋅ν
= ( h⋅
c)
/ λ ⇔
max
min
Abb.2-1: Schematischer Aufbau einer Röntgenröhre
[01].
h⋅ c 12390⋅V
Å
λ min = =
(Gl. 2-2).
e⋅U
U