Röntgenstrahlerzeugung: Wie Röntgenröhren Röntgenstrahlen erzeugen

Röntgenstrahlen werden in einer Röntgenröhre (Coolidge-Röhre) durch folgenden Prozess erzeugt:

1. Thermische Emission: Eine erhitzte Kathodenfaden emittiert Elektronen.
2. Beschleunigung: Hochspannung (kVp) beschleunigt Elektronen durch ein Vakuum in Richtung der Anode.
3. Zielinteraktion: Hochgeschwindigkeits-Elektronen treffen auf das Anoden-Ziel (typischerweise Wolfram, hoher Schmelzpunkt, hohe Ordnungszahl).
4. Energieumwandlung: Kinetische Energie verwandelt sich in:
       • Hitze (~99 %): Thermische Energie, gesteuert durch rotierende Anode und Kühlung.
       • Röntgenphotonen (~1 %): Zwei Mechanismen:
         – Bremsstrahlung (Bremsstrahlung): Elektronen werden im elektrischen Feld des Ziels abgebremst → kontinuierliches Spektrum.
         – Charakteristische Strahlung: Innerenschaltelektron ausgestoßen → Außenschaltelektron füllt Lücke → diskrete Energien der Photonen.

Filtration: Der rohe Strahl durchläuft das Röhrenfenster (Beryllium in Hochleistungsröhren, Aluminium in der Diagnostik) und zusätzliche Filter (Aluminium/Kupfer), um niedrigenergetische Photonen zu entfernen, die nur zur Patientendosis, nicht zur Bildqualität beitragen. Dies erzeugt den verwendbaren, gehärteten Röntgenstrahl.