Optik

Elektromagnetisches Spektrum

Röntgenstrahlung

  • Was haben Infrarotstrahlung …
  • … Mikro- und Radiowellen …
  • … und Licht gemeinsam?

Röntgenstrahlung

Das Wichtigste auf einen Blick

  • Größenordnung der Wellenlänge: zwischen \(1\,{\rm nm}\) und \(10\,{\rm pm}\)
  • Größenordnung der Frequenz: von \(3\cdot 10^{17}\,{\rm Hz}\) bis \(3\cdot 10^{19}\,{\rm Hz}\)
  • Anwendungen: Röntgengeräte, Computertomographen

Der Röntgen-Strahlungs-Bereich reicht von Wellenlängen mit 1 nm bis zu Wellenlängen von 30pm. Je kleiner die Wellenlänge um so größer ist die Frequenz und damit die Energie eines Strahlungsteilchens. Deshalb unterscheidet man Röntgenstrahlung meist nach ihrer Teilchenenergie.

Röntgenstrahlung wurde erstmals 1895 von Conrad Wilhelm Röntgen bei Experimenten mit Vakuumröhren entdeckt und untersucht. Eine Woche nach der mehr zufälligen Entdeckung machte er die nebenstehende Aufnahme der Hand seiner Frau, bei der man deutlich die Knochen und denn Ehering erkennt. Er nannte die Strahlung "X"-Strahlung, den sie auch heute noch als X-ray besitzt. Nur im deutschsprachigen Raum gab man ihr zu Ehren von seinem Entdecker den Namen Röntgenstrahlung.

Beim Zahnarzt wird hinter den Zahn ein Film gelegt und der Zahnbereich von außen bestrahlt. Die Röntgenstrahlung durchdringt das Körpergewebe sehr gut, Knochen (wie hier die Zähne) oder gar Metalleinschlüsse, wie das Inlet, machen aber starke Schatten, die man gut abbilden kann.

Röntgenstrahlung wird wegen ihres guten Durchdringens des Körpers in der Diagnostik verwendet. Was hat das einjährige Kind, dessen Röntgenaufnahme links zu sehen ist, wohl verschluckt?

So gut Röntgenstrahlung unseren Körper durchdringt, so wird sie doch durch die Luftschichten unserer Atmosphäre absorbiert. Dies ist sehr gut für unsere Gesundheit, da wir dadurch durch die kosmische Röntgenstrahlung nicht geschädigt werden. Röntgenaufnahmen von astronomischen Projekten sind aber vom Erdboden nicht machbar. Deshalb werden die aufwendigen Röntgendetektoren, wie der rechts gezeigte in Satelliten gepackt, damit man von deren Umlaufbahn das Weltall mit Röntgenaugen beobachten kann.

Ein Röntgenbild unserer Erde zeigt deutlich starke Röntgenemission im Polarbereich. Diese stammt von Röntgenstrahlung, die beim Eintreten der das Polarlicht verursachenden von der Sonne kommenden schnellen Protonen und Elektronen in der Ionosphäre entsteht. Dass dies nur in den Polarregionen geschieht hängt mit der abschirmenden Wirkung des Erdmagnetfeldes zusammen. Diese Röntgenstrahlung ist für uns nicht gefährlich, da sie von tieferen Luftschichten der Atmosphäre absorbiert wird.

Unsere Sonne strahlt ebenso im Röntgen-Bereich, wie diese Aufnahme der Sonne, die im Röntgen-Bereich vom Satelliten YOKOH aufgenommen wurde, zeigt.

Auch andere kosmische Objekte, wie z.B. Kometen geben Röntgenstrahlung ab, wie das Bild des Satelliten ROSAT (Röntgen-Satellit) zeigt.

Diese Bilder zeigen die Reste einer Supernovaexplosion in der kleinen magellanschen Wolke. Rechts das reine Röntgenbild. Links eine Falsch-Farben-Aufnahme, die vom Rechner aus der Röntgenaufnahme (blau), der sichtbaren Aufnahme (grün) und Radiowellenaufnahme (rot) zusammengesetzt wurde.

 
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