Das Physikalische Praktikum
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23.4 Grundlagen 201<br />
sind fest in den Apparaturen installiert: LiF (201 pm), KBr (329 pm). Die weiteren Zubehörteile<br />
sind: Halogenzählrohr (Geiger-Müller-Zählrohr), Abschirmung, Blenden mit Durchmessern<br />
von 1, 2 und 5 mm, Monochromatoren (Zr für Mo-Kα, Ni für Cu-Kα), Al, Zn, Cu, Ni und Sn<br />
Absorberfolien mit unterschiedlichen Dicken.<br />
23.4 Grundlagen<br />
23.4.1 Röntgenspektrometer<br />
Die Röntgenröhre besteht im Wesentlichen aus einer Glühkathode und einer abgeschrägten Anode,<br />
die beide in einem evakuierten Kolben angebracht sind, s. Abb. 23.2. Durch die zwischen<br />
Kathode und Anode anliegende Beschleunigungsspannung (im Versuch bis 35 kV, bei diversen<br />
Anwendungen häufig auch bis in den MV Bereich) werden Elektronen zur Anode hin beschleunigt<br />
und erzeugen beim Auftreffen Bremsstrahlung und Charakteristische Strahlung. Daneben<br />
wird der größte Teil der Elektronenenergie in Wärme umgesetzt. Die Anode einer Röntgenröhre<br />
muss also immer gut gekühlt werden, da sie ansonsten zerstört werden würde.<br />
U A<br />
-<br />
+<br />
U H<br />
Kathode<br />
Anode<br />
e -<br />
Blende<br />
<br />
<br />
<br />
Probe<br />
<br />
Blende<br />
d<br />
Detektor<br />
Bild 23.2: Schematischer Aufbau eines Röntgenspektrometers<br />
mit Röntgenröhre, Kristall<br />
und Detektor. Im oberen Detail ist die Reflexion<br />
und Interferenz der Röntgenstrahlung<br />
an den Netzebenen des Kristalls<br />
(Bragg-Reflexion) verdeutlicht.<br />
Zur Analyse des Energiespektrums der Röntgenstrahlung wird im Versuch die Bragg-Reflexion<br />
an einem Kristall (LiF oder KBr) verwendet. Dabei werden die Photonen an den einzelnen<br />
Atomen des Kristalls gestreut, was im Wellenbild als Reflexion an den Netzebenen gedeutet<br />
werden kann. Die auslaufenden Wellen interferieren nun miteinander, wobei die Winkellage der<br />
Maxima von der Photonenenergie abhängig ist. Mit Hilfe der Bragg-Bedingung<br />
2 d sin θ = n λ (23.1)<br />
lässt sich nun über die Messung der Winkelverteilung der Intensität I(θ) auf die Energie- bzw.<br />
Wellenlängenverteilung der Intensität I(λ) zurück schließen. Die Werte für d sind für die verwendeten<br />
Kristalle sehr gut bekannt (s.u.).<br />
23.4.2 Geiger-Müller-Zählrohr<br />
Um die Intensität des Photonenstrahls zu messen wird ein Geiger-Müller-Zählrohr verwendet,<br />
das in ähnlicher Form auch für den Versuch »Radioaktivität« eingesetzt wird.
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