Vorlesungsskript Physik IV - Walther Meißner Institut - Bayerische ...

Abschnitt 8.3 PHYSIK IV 309(a)ohneFilter(b)mitFilterIntensitätIntensitätK βK αK αK βλ (Angström)λ (Angström)Abbildung 8.17: Vergleich der Röntgen-Spektren einer Kupferanode (a) vor und (b) nach einem Nickelfilter.Die rote Linie stellt den Absorptionskoeffizient von Nickel dar.Mit Hilfe dieses Verfahrens kann Röntgen-Strahlung mit einer sehr geringen Frequenzbreite realisiertwerden. Allerdings kann dies nur auf Kosten einer starken Reduktion der Intensität erreichtwerden. Das Verfahren funktioniert deshalb gut, weil der typische Abstand der Netzebenen inKristallen in der gleichen Größenordnung wie die Wellenlänge der Röntgen-Strahlung liegt.2. Monochromatisierung durch Filterung:Ein wesentlich einfacheres Verfahren zur Herstellung von monochromatischer Röntgenstrahlungbesteht in der Verwendung von dünnen Metallfolien als Filter. Aus Intensitätsgründen wird manim Allgemeinen als monochromatische Röntgenstrahlung die K α -Linie aus dem Gesamtspektrumwählen, da diese die höchste Intensität aller Linien besitzt und die Intensität der Bremsstrahlungbei weitem übersteigt. Zur Reduzierung des unerwünschten Untergrundes der anderen Linien undder Bremsstrahlung kann man nun Filter verwenden.ElementK α1 – Linie(nm)K α2 – Linie(nm)K β1 – Linie(nm)K – Absorptionskante(nm)Molybdän0.0709260.0713540.0632250.06197Kupfer0.1540500.1544340.1392170.13802Nickel0.1657830.1661680.1500080.14869Tabelle 8.3: Wellenlängen der charakteristischen Röntgenlinien (K α1 , K α2 , K β1 ) und der K-Absorptionskante von Mo, Ni und Cu.Abb. 8.17 skizziert schematisch die Filterwirkung am Beispiel einer Kupferanode und eines dafürgeeigneten Nickelfilters. Die durchgezogenen Linien zeigen als Funktion der Wellenlänge die Intensitätder Kupferstrahlung ohne (links) und mit (rechts) Nickelfilter, während die rotem Linienjeweils den Absorptionskoeffizienten von Nickel andeuten. Die K-Absorptionskante für Nickelliegt bei 1.4869 Å (siehe Tabelle 8.3). Wegen der Absorptionskante wird die Röntgenstrahlungmit Wellenlängen unterhalb der Absorptionskante stark unterdrückt. Selbstverständlich muss dasFiltermaterial in geeigneter Weise auf die Anode abgestimmt sein, wie z.B. Nickel im Fall einer2003