Röntgenstrahlen

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Röntgenstrahlen (englisch X-ray) sind kurzwellige, für das menschliche Auge unsichtbare elektromagnetische Strahlen und Wellen. Sie umfassen ein sehr breites Spektrum mit Wellenlängen von 0,001 nm bis 10 nm; dabei schließt sich das Spektrum an die etwas langwelligere ultraviolette Strahlung an. Die Röntgenstrahlung kann zum Beispiel in einer Röntgenröhre erzeugt werden. Auch die kosmische Strahlung, eine hochenergetische Teilchenstrahlung, die hauptsächlich von der Sonne und der Milchstraße kommt, aber von der oberen Erdatmosphäre absorbiert wird, enthält Röntgenstrahlung. Gammastrahlen, die sich nicht durch Magnetfelder ablenken lassen, umfassen nur den Teilbereich bis 0,003 nm (3 pm).

Wirkungsweise

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Bild der Hand von Frau Röntgen

Röntgenstrahlen können in Röntgengeräten erzeugt werden, die als hauptsächlichen Bauteil eine Vakuumröhre enthalten. Wenn eine Papiertüte in den Strahlenweg gehalten wird, treten die Strahlen ungehindert hindurch, so dass ein dahinter liegender Schirm weiter Fluoreszenz zeigt. Wird ein Schlüssel in die Tüte gelegt, so erscheint dessen Silhouette auf dem Schirm. Der Schlüssel absorbiert die Röntgenstrahlen und erscheint deswegen als dunkler Schatten. Der restliche Teil des Schirmes fluoresziert weiter. Benutzt man eine Fotoplatte oder -folie statt des Fluoreszenzschirms, so wird sie außerhalb des Schattenbildes des Schlüssels vollständig geschwärzt. Auf diese Weise erhält man das sogenannte "Röntgenbild" des Gegenstandes. Somit entstehen Röntgenstrahlen beim Abbremsen schneller Elektronen durch ein Hindernis. Sie durchdringen Materie, wobei dünnere Körper und leichtere Stoffe die Strahlen besser durchlassen. Von vielen Metallen werden sie mehr oder weniger stark absorbiert. Sie können einen fotografischen Film schwärzen. Ihre unterschiedliche Durchdringungsfähigkeit bei verschiedenen Stoffen wird zur medizinischen Diagnose und zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung angewandt. Die Gefahren liegen in der ionisierenden Wirkung der Strahlen, die Krebs auslösen und das Erbgut schädigen können. Die gilt insbesondere für die kurzwelligen Gammastrahlen.

Röntgeneinheit

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Prinzip der Röntgen-Röhre

Die Röntgenröhre besteht aus einer Glühkathode (im Bild mit K bezeichnet), an die eine Heizspannung gelegt wird, so dass infolge der Glühemission Elektronen aus ihr austreten. Zwischen Anode (A) und Kathode wird eine Hochspannung von 30 000 bis 150 000 Volt als Gleichstrom (U_a) aufgebaut. Dadurch entsteht ein starkes elektrisches Feld zwischen Kathode und Anode. Die emittierten Elektronen werden von der Kathode auf eine spiegelförmige, schräge Hilfsanode (Antikathode) hin beschleunigt. Ein Wehneltzylinder (W) um Anode und Kathode konzentriert den Elektronenstrahl auf die Anode. Die Röntgenröhre selbst ist eine stark evakuierte Glasröhre, die sich in einem mit Öl gefülltem Tank befindet, welcher zusätzlich von einem mit Blei ausgekleideten Gehäuse (C) umgeben ist (Röhrenschutzgehäuse), das dem Strahlenschutz dient. Röntgenstrahlen werden nur am Strahlenaustrittsfenster entlassen.

Nach dem Aufprall der Elektronen auf die Hilfsanode (Antikathode) entstehen zunächst unsichtbare Strahlen, die dann die Glasumwandung und einen Fluoreszenzschirm zum Leuchten bringen. Bei ihrer plötzlichen Abbremsung an der Anode erzeugen sie Röntgenstrahlen, dabei wird einerseits ein kontinuierliches Wellenlängenspektrum erzeugt (sogenannte Bremsstrahlung), andererseits existieren einige wenige scharfe Linien, die vom jeweiligen Material der Anode abhängen (charakeristisches Spektrum).

Geschichte

Am 8. November 1895 entdeckte Wilhelm Conrad Röntgen neuartige Strahlen, die er erst "X"-Strahlen nannte und die heute in Deutschland nur noch als Röntgenstrahlen bekannt sind. Sie wurden seither vor allem zum Durchleuchten menschlicher, tierischer und teils unbelebter Körper verwendet. Die schädliche Wirkung wurde sehr schnell entdeckt: Bereits Ende 1896 dokumentierten Fachblätter 23 Fälle schwerer Strahlenschäden. Das 1896 entdeckte Antoine Henri Becquerel beim Versuch, die Röntgenstrahlung als Fluoreszenzerscheinung zu erklären, dass auch Uransalze eine fotografische Platte schwärzen. Das Ehepaar Pierre und Marie Curie entdeckte 1898, dass die chemischen Elemente Polonium und Radium die gleiche Wirkung haben, und prägte den Begriff Radioaktivität. Die Vermutung, dass es sich bei Gammastrahlung um elektromagnetische Strahlung handelt, konnte erst 1914 von Ernest Rutherford und Edward Andrade bestätigt werden. In der Medizin entwickelten sich als eigene Fachrichtung die Radiologie und die Computertomographie (CT) als ein bildgebendes Verfahren.

In Hamburg-St. Georg befindet sich ein Gedenkstein für die Opfer der Röntgenstrahlung, der am 4. April 1936 eingeweiht wurde. Eine Verordnung über den Schutz vor Schäden durch Röntgenstrahlen (Röntgenverordnung - RöV) wurde in Westdeutschland jedoch erst am 8. Januar 1987 beschlossen.

Siehe auch

• Wehneltzylinder

Literatur

• Christoph Benz, Eberhard Sonnabend, Maximilian Wilhelm: Röntgentechnik und -verordnung. Elsevier, München 2006, ISBN 3437482807
• Ingrid Masswig: Röntgen-Strahler. ISBN 3110102528

Weblinks

• Medizinische Physik 2: Medizinische Strahlenphysik, Seite 33, books.google.com
• Röntgengedächtnisstätte, wilhelmconradroentgen.de
• Deutsches Röntgen Museum Remscheid, roentgenmuseum.de

Vergleich zu Wikipedia

• Röntgenstrahlen bei Wikipedia (Wikipedia-Version)

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