Röntgenstrahlen verstehen: Eigenschaften, Geschichte & Anwendungen

Die Röntgenstrahlen wurden 1895 von Wilhelm Conrad Röntgen entdeckt. Röntgen erhielt für seine Entdeckung den ersten Nobelpreis für Physik. Neben Gammastrahlen haben Röntgenstrahlen die kürzeste Wellenlänge des gesamten elektromagnetischen Spektrums. Es ist aufgrund ihrer kurzen Wellenlänge, dass Röntgenstrahlen hohe Energie haben. Obwohl Röntgenstrahlen und Gammastrahlen theoretisch die gleiche Energie wie Lichtstrahlen haben, ist ihre Wirkung ganz anders. Wie Gammastrahlen haben Röntgenstrahlen die Fähigkeit, Materie zu durchdringen. Laut der Website der australischen Regierung werden Röntgenstrahlen erzeugt, indem Elektronen durch einen Spannungsabfall beschleunigt und auf ein Ziel gerichtet werden.

Wie sie sich fortpflanzen

Röntgenstrahlen sind für Menschen unsichtbar und bestehen aus derselben Art transverser elektromagnetischer Schwingungen wie Lichtwellen. Im freien Raum breiten sich Röntgenstrahlen in einer geraden Linie mit 3x108 Metern pro Sekunde aus, was der gleichen Geschwindigkeit wie Licht entspricht.

Eigenschaften der Bewegung

Wie Lichtwellen können Röntgenstrahlen reflektiert und gebrochen werden. Beugung, das Ergebnis von Wellen, die sich um Hindernisse biegen oder sich über kleine Öffnungen ausbreiten, tritt bei Röntgenstrahlen auf, insbesondere bei kristallinen Strukturen. Polarisierung tritt ebenfalls bei Röntgenstrahlen auf, was bedeutet, dass alle Schwingungen der Welle in einer einzigen Ebene stattfinden. All diese Eigenschaften, obwohl sie Lichtwellen ähnlich sind, treten in einem viel geringeren Grad auf als bei Licht. Spezifische Medien haben charakteristische Auswirkungen darauf, wie Röntgenstrahlen absorbiert oder gestreut werden.

Eigenschaften der Energie

Die Energie einer Röntgenstrahlung liegt zwischen 1 Kiloelektronenvolt (KeV) und 50 Megaelektronenvolt (MeV). Wenn die hochenergetischen Elektronen von Röntgenstrahlen mit Materie interagieren, werden zerstörungsfreie Prüfverfahren (NDI) Röntgenbilder erzeugt. Die meiste kinetische Energie der Elektronen von Röntgenstrahlen wird in Wärme umgewandelt, wobei tatsächlich weniger als 1 Prozent in Röntgenstrahlen umgewandelt werden. Wenn Röntgenstrahlen auf ein Medium treffen, werden sie teilweise absorbiert und teilweise übertragen.

Kontinuierliches Spektrum

Ein Phänomen, bekannt als kontinuierliches Röntgenspektrum, tritt auf, wenn die Elektronen beim Aufprall auf das Ziel abgebremst werden. Dies kann als „Bremsstrahlung“ bekannt sein, was auf Deutsch Bremsstrahlung bedeutet, oder als polychromatische, kontinuierliche oder weiße Strahlung. Einige Elektronen von Röntgenstrahlen verlieren bei der Kollision mit dem Ziel ihre gesamte Energie.

Wirkungen auf Materie

Röntgenstrahlen können fluoreszierende und phosphoreszierende Eigenschaften in einigen Elementen aktivieren. Sie können auch fotografischen Film verdunkeln. Darüber hinaus können Röntgenstrahlen die elektrischen Eigenschaften einiger Feststoffe und Flüssigkeiten verändern. Beim Menschen können Röntgenstrahlen Zellen beschädigen und abtöten sowie genetische Mutationen verursachen. Aus diesem Grund wird bei der Aufnahme eines Röntgenbildes der größtmögliche Schutz eingesetzt.