Techniklexikon

Röntgenspektrum

Optik, Bereich des elektromagnetischen Spektrums mit einer Wellenlänge l um 10^-8 cm (Frequenz n um 10¹⁹ Hz bzw. Energie um 10⁴ eV), das sich an das ultraviolette Gebiet anschliesst. Das Röntgenspektrum z.B. einer Kupfer-Antikathode lässt sich in ein kontinuierliches Spektrum und ein Linienspektrum aufteilen (siehe Abb. 1).

Die kontinuierliche Strahlung oder auch Bremsstrahlung kommt beim Auftreffen schneller Elektronen auf ein Hindernis, z.B. auf die Atome einer Antikathode, zustande. Das in der Abb. 1 gezeigte und dem Bremsspektrum überlagerte Linienspektrum (Röntgenstrahlung) ist vergleichbar mit dem optischen Linienspektrum und entspricht dem Übergang eines angeregten Atomes von einem höher energetischen in einen tiefer energetischen elektronischen Zustand. Die Anregung der Atome erfolgt in diesem Fall meist durch Elektronenstoss, kann aber auch durch Absorption von Röntgenstrahlung zustande kommen. Auf Grund der hohen Energien werden die inneren Elektronen in der Atomhülle angeregt, und die Lage und Breite der Linien ist charakteristisch für den inneren Aufbau der Hülle.

Das Röntgen-Absorptionsspektrum ist im Gegensatz zum Licht-Absorptionsspektrum kein reines Linienspektrum , sondern eine Überlagerung von kontinuierlichen Spektren, wobei jedes einzelne Spektrum nach grossen Wellenlängen hin durch eine scharfe Kante, die sog. Absorptionskante, begrenzt ist (siehe Abb. 2). Das absorbierte Röntgenquant gibt seine Energie hn an ein Atomelektron ab und schlägt es mit der kinetischen Energie E_kin = hn - W_A aus dem Atom heraus (W_A: Bindungsenergie). Mit wachsender Energie attackieren die Röntgenquanten tiefere Elektronenschalen, und als Folge dessen steigt die Absorption schlagartig an (Absorptionskante). (Auger-Effekt)

Röntgenspektrum 1: Spektrum einer Kupfer-Antikathode mit Bremskontinuum und überlagertem Linienspektrum.

Röntgenspektrum 2: Röntgen-Absorptionsspektrum in Blei.