Röntgenstrahlen sind kein Licht. Sie sind eine Form von ionisierender elektromagnetischer Strahlung mit Wellenlängen (0,01–10 nm), die weit kürzer sind als sichtbares Licht (400–700 nm). Dies verleiht ihnen hohe Photonenenergie (100 eV – 100 keV) und Durchdringungsfähigkeit.
Erzeugung in einer Röntgenröhre
- Thermische Emission: Eine erhitzte Kathode (Glühfaden) gibt Elektronen ab.
- Beschleunigung: Hochspannung (kVp, typisch 40–150 kV) beschleunigt Elektronen zur Anode.
- Plötzliche Verzögerung: Elektronen treffen auf das Anodenziel (Wolfram, Molybdän, Rhodium).
- Zwei Mechanismen erzeugen Röntgenstrahlen:
- Bremsstrahlung (Bremsstrahlung): Elektronen verzögern im elektrischen Feld des Ziels → kontinuierliches Spektrum.
- Charakteristische Strahlung: Einfallende Elektronen stoßen innere Schalen-Elektronen des Ziels aus; äußere Schalen-Elektronen füllen Lücken → diskrete Energiepeaks (Kα-, Kβ-Linien).
Wichtige Eigenschaften
- Unsichtbar, geruchlos, ohne Ladung.
- Reisen in geraden Linien mit Lichtgeschwindigkeit.
- Dringen in Materie ein; Dämpfung hängt von Dichte, Dicke, Ordnungszahl (Z³-Abhängigkeit) ab.
- Ionisieren Atome → biologische Schäden (DNA-Brüche) → Strahlenschutz unerlässlich (ALARA).
- Differenzielle Absorption erzeugt radiografischen Kontrast: Knochen (hohe Z, dicht) absorbiert mehr → weiß; Weichgewebe absorbiert weniger → grau; Luft absorbiert am wenigsten → schwarz.
Moderne Systeme
- Digitale Detektoren (Flat Panel) ersetzen Film – niedrigere Dosis, sofortiges Bild, Nachbearbeitung.
- Automatische Belichtungskontrolle (AEC) optimiert die Dosis.
- Cone-Beam-CT (CBCT) für 3D-Bildgebung (Zahnheilkunde, HNO, Extremität).
Das Verständnis der Röntgenphysik ermöglicht sichere, effektive diagnostische Bildgebung.
