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Bremsstrahlung

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Bild:Bremsstrahlung.png
Erzeugung von Röntgenbremsstrahlung durch Abbremsung eines schnellen Elektrons in dem Coulombfeld eines Atomkerns (schematische Darstellung)

Bremsstrahlung ist allgemein die elektromagnetische Strahlung, die entsteht, wenn ein geladenes Teilchen beschleunigt, gebremst oder abgelenkt wird. Meistens wird ein Elektron mit hoher Geschwindigkeit von einem Atomkern abgelenkt. Bremsstrahlung hat ein kontinuierliches Spektrum. Im Speziellen ist Bremsstrahlung neben den charakteristischen Spektrallinien die zweite Komponente des Röntgenspektrums.

Spektrum einer Röntgenröhre

  • Das Bremsspektrum startet bei der maximalen Energie der Elektronen (minimale Wellenlänge)
  • Synchrotronstrahlung hat keine charakteristischen Linien, ist sehr intensiv und stark gerichtet (ein relativistischer hertzscher Dipol wird stark fokussiert)


In Röntgengeräten macht man sich den Effekt der Bremsstrahlung im Dienste der Medizin zu Nutze.

Die Bremsstrahlung entsteht unter anderem auch durch die im Vakuum einer Bildröhre beschleunigten Elektronen beim Auftreffen auf die Bildmaske, wenn auch nur in einem geringem Maße und großer Streuung. Bei älteren TV-Geräten oder Monitoren ist, bei Verwendung über einen längeren Zeitraum und kurzer Distanz zum Bildschirm, eine Beeinflussung der Gesundheit wahrscheinlich. Moderne Bildschirme hingegen reduzieren den Bremseffekt durch den Einsatz geringerer Beschleunigungsspannungen und höherwertige Bildmasken bei gleichzeitig effektiverer Filterung der entstehenden Röntgenstrahlung durch geeignete Schirmbleche.

Energieverlust

Der Energieverlust hochrelativistischer Elektronen durch Bremsstrahlung wird mit der 1934 erstmals veröffentlichten Bethe-Heitler-Formel (benannt nach Hans Bethe und Walter Heitler) beschrieben:

\frac{dE}{dx} = \frac{N_A}{A} \frac{4Z (Z + 1) \alpha^3 (\hbar c)^2}{m_e^2 c^4} E \ln \frac{183}{\sqrt[3]{Z}}

Weblinks

Wikipedia
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