Funktionsweise Röntgenröhre

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Autor
Funktionsweise Röntgenröhre

    







BID = 516886

Lupin III.

Schriftsteller

Beiträge: 616
Wohnort: Salzburg
 

  


Gleich vorweg: ich habe eine ziemlich gute Ahnung wie eine Röntgenröhre funktioniert, wie charakteristische und Brems-Strahlung entstehen, was für einen Einfluss Spannung und Strom haben, usw. Es gibt nur einen Teil der mir, auch nach meiner Suche im Internet und einigen praktischen Versuchen (z. B. Auswertung von Röntgenbeugungsdiagrammen), unklar ist.

Es geht um den Röhrenstrom. Wir haben bei einem Gerät die Möglichkeit den Strom zwischen 0 und 1 mA einzustellen. Aber was genau stelle ich da eigentlich ein? (die Gerätebeschreibung lässt sich darüber leider nicht aus).

Einerseits gibt es die sogenannte Wehneltelektrode. Da stellt man aber eigentlich eine Spannung ein und keinen Strom. Andererseits kann man die Glühwendel stärker heizen, sodass mehr Elektronen austreten.

Auf alle Fälle ist die gemessene Ionendosisleistung direkt proportional zum eingestellten Strom (sogar ein sehr guter linearer Zusammenhang).

Was könnte der eingestellte Strom also angeben? Stellt man vielleicht doch die Spannung der Wehneltelektrode ein und das Gerät rechnet etwas um? Oder ist das tatsächlich der Strom an Elektronen, der von Kathode zu Anode beschleunigt wird? (Wie misst bzw. regelt man den?)
Könnte das der Strom durch die Glühwendel sein (wobei für mich dabei keineswegs klar ist, dass sich dann ein linearer Zusammenhang zur Ionendosisleistung ergeben sollte)?

BID = 516900

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  

Der Wehneltzylinder dient afaik bei den gebräuchlichen Röntgenröhren nur zur Fokussierung des Elektronenstrahls auf den Brennfleck der Anode.


Zitat :
Was könnte der eingestellte Strom also angeben?
Na den Kathoden- oder Anodenstrom eben. Bei der Diode ist es ja egal, wo man den misst.
Da die Anodenspannung konstant gehalten wird, ist die Intensität des Röntgenlichts dem Strom proportional.
Beeinflussen kann man diesen Strom sehr wirksam über die Temperatur der Kathode, also die Heizleistung.
Der Zusammenhang zwischen Temperatur und Elektronenemission ist materialabhängig und wird durch die Richardson-Gleichung beschrieben.

Um mit diesem hundert Jahre alten Wissen eine Regelschleife aufzubauen, bei der du an einem Poti den Sollwert einstellst und ein Verstärker die Heizleistung so lange ändert, bis sich der gewünschte Anodenstrom einstellt, bedarf es ja keiner schwarzen Magie.

Man könnte den Strom auch, genau wie bei einer Bildröhre, über die Spannung des Wehneltzylinders gegen die Kathode steuern, aber afaik ist das nicht üblich, weil gewöhnlich die Anode geerdet ist und sich Wehnelt und Kathode somit auf sehr hohem negativen Potential befinden.
Die Schwierigkeiten dort zu steuern wird man wohl nur auf sich nehmen, wenn man extrem schnell Ein- und Ausschalten muss, also Röntgenblitze erzeugen will.

1mA, also 50..100W Anodenbelastung ist aber für medizinische Zwecke recht wenig. Dort wird eher im kW-Bereich gearbeitet.
Handelt es sich bei deiner Röhre vielleicht um ein Messgerät, z.B. ein Röntgendiffraktometer ?





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Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.



Rechtsansprüche dürfen aus deren Anwendung nicht abgeleitet werden.



Besonders VDE0100; VDE0550/0551; VDE0700; VDE0711; VDE0860 beachten !

BID = 516917

Lupin III.

Schriftsteller

Beiträge: 616
Wohnort: Salzburg

Gibt's eigentlich ein Gebiet in dem du dich nicht auskennst? So langsam glaube ich, du bist mehrere Leute Ich arbeite auch daran (nein, nicht daran meine Persönlichkeit zu spalten, sondern daran, über möglichst viele Dinge Bescheid zu wissen)

Genau das mit der Regelschleife wollte ich wissen. Ich habe mir schon irgendwie gedacht, dass man für genaue Werte irgendwie die Elektronen "zählen" muss. Ich habe mich aber einerseits von der hohen Spannung abschrecken lassen und andererseits hat die Glühwendel für mich soetwas "träges" und sie deswegen nicht hinter der Steuerung vermutet. Aber so im Nachhinein ist doch wieder die einfachste Möglichkeit die richtige.

Ja, das Gerät ist ein Experimentiergerät von LD Didactic nicht viel größer als eine Mikrowelle (und mit dem Display, den Knöpfen und der Bleiglastür schaut's auch fast wie eine aus). In den medizinischen Bereich der harten Röntgenstrahlung geht das aber nicht (nur bis 35kV). Wir haben bis jetzt Gegenstände durchleuchtet, die Ionendosisleistung in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern bestimmt, den Comptoneffekt beobachtet, Röntgenenergiespektren aufgenommen und Laue-Aufnahmen erstellt (um dann die Kristalle zu identifizieren). Es kommen noch ein paar Versuche zur Bragg-Streuung (dauern etwas länger, können aber über ein vom PC aus steuerbares Goniometer automatisiert werden). Alles was man halt mit einfachen Mitteln machen kann, um mal mit der Materie in Kontakt zu kommen. Und eigentlich sogar recht interessant (war das erste Mal, dass ich einen Film selbst entwickelt habe) und mit detektivischer Arbeit verbunden (wir bekommen unbekannte Materialien und müssen sagen, was es ist).

BID = 516922

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Ich habe mich aber einerseits von der hohen Spannung abschrecken lassen und andererseits hat die Glühwendel für mich soetwas "träges"
Das mit der hohen Spannung ist kein Problem. Man muss die Kathode ja sowieso über einen hochspannungsfesten Trafo heizen und dann kann man dessen Eingangsspannung auch auf gefahrlosem Niveau einstellen.

Die Strommessung ist auch unproblematisch. Entweder macht man sie an der Anode, die man über den Messwiderstand an Masse legt, oder, wahrscheinlicher, am kalten Ende des Hochspannungsnetzteils, indem man dieses über den Messwiderstand an Masse legt.

Was die Einstellung des Emissionsstroms über die Heizleistung angeht, so ist es einerseits ja garnicht erforderlich den Strom schnell zu ändern, und andererseits reagiert eine Glühwendel, so lahm wie du glaubst, auch nur, wenn sie fast kalt ist.

Ich schrieb ja schon in dem anderen Thema bzgl. Magnetron, dass man die Oxidkathoden, die eine Arbeitstemperatur um 600°C haben, nicht unterheizen darf. Die kommen hier also nicht in Frage.
Für robustere Kathoden, deren Temperatur man variieren will/muss oder die sehr hohe Emissionsstromdichten erreichen sollen, nimmt man thoriertes Wolfram oder sogar reines Wolfram.
Wenn ich mich recht erinnere, beträgt die Arbeitstemperatur von thoriertem Wolfram bis zu 1900°C und reines Wolfram wird bei 2700°C und höher betrieben. Senderöhren mit solchen Heizern eignen sich auch ganz gut als Leselampen !
Da die thermisch abgestrahlte Leistung proportional T4 ist, reagieren derart hoch erhitzte Glühfäden recht flink auf Änderungen der Heizleistung. Eine Autoscheinwerferlampe z.B. kann man durchaus bis in den Audiobereich modulieren.

Der Lohn für diese scheinbare Energieverschwendung bei der Heizung sind sehr viel höhere Emissionsstromdichten als sie mit Oxidkathoden möglich sind.

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BID = 516931

DMfaF

Inventar



Beiträge: 6670
Wohnort: 26817 Rhauderfehn

Ich bin auch immer wieder erstaunt über Perl seinen Fachwissenbereich! Könnte glatt ein Prof.Dr.Dr.Dr. sein?

BID = 516973

Surfer

Inventar



Beiträge: 3094

Da kann man auch nur den Hut vor ziehen-aber vielleicht lüftet "er"(sie-es??????) irgendwann einmal sein Geheimnis.

wartenderweise Surf

BID = 517149

BlackLight

Inventar

Beiträge: 5321


Zitat : DMfaF hat am 20 Apr 2008 08:02 geschrieben :

Könnte glatt ein Prof.Dr.Dr.Dr. sein?
Ich mein die sind im Papierkrieg und in der Lehre so eingebunden, so dass die "nur noch" den großen Überblick haben und nicht so ein Detailwissen.

BID = 517172

sam2

Urgestein



Beiträge: 35330
Wohnort: Franken (bairisch besetzte Zone)

Na, wenn das Augustus hört...


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