ich habe gelesen, dass heutige Röntgenanoden hauptsächlich aus einer Wolfram Rhenium Legierung hergestellt werden. Mir ist allerdings nicht so ganz klar, warum gerade diese beiden Materialien verwendet werden. Zum einen liegt das sicher an der hohen Schmelztemperatur der beiden Materialien. Allerdings könnte man dann auch einfach Kohlenstoff verwenden, welcher ja sicher nicht so spröde wäre. Gibt es irgendeinen atomphysikalischen Grund, der für die beiden Materialien spricht? Oder hab ich sonst irgendetwas übersehen?
Ich wäre euch sehr dankbar dafür, wenn mir das jemand erklären könnte.
> ich habe gelesen, dass heutige Röntgenanoden hauptsächlich aus einer Wolfram > Rhenium Legierung hergestellt werden. Mir ist allerdings nicht so ganz klar, > warum gerade diese beiden Materialien verwendet werden. > Zum einen liegt das sicher an der hohen Schmelztemperatur der beiden > Materialien.
Ja.
> Allerdings könnte man dann auch einfach Kohlenstoff verwenden, > welcher ja sicher nicht so spröde wäre. Gibt es irgendeinen > atomphysikalischen Grund, der für die beiden Materialien spricht? Oder hab > ich sonst irgendetwas übersehen?
Ich bin mir nicht ganz sicher. In Wolframröhren wird ja Bremsstrahlung erzeugt. Die Dichte keönne also auch eine Riolle spielen.
Und Kohlenstoff ist viel spröder als Wolfram. Das hat schon Herr Edison bei der Glühbirne gemerkt.
"Tanja Müller" <tanja19...@gmx.de> wrote: > ich habe gelesen, dass heutige Röntgenanoden hauptsächlich aus einer Wolfram > Rhenium Legierung hergestellt werden. Mir ist allerdings nicht so ganz klar, > warum gerade diese beiden Materialien verwendet werden. > Zum einen liegt das sicher an der hohen Schmelztemperatur der beiden > Materialien. Allerdings könnte man dann auch einfach Kohlenstoff verwenden, > welcher ja sicher nicht so spröde wäre. Gibt es irgendeinen > atomphysikalischen Grund, der für die beiden Materialien spricht? Oder hab > ich sonst irgendetwas übersehen?
Ja, den Zusammenhang zwischen Kernladung und Ausbeute an Bremsstrahlung.
-- Joerg Geiger joerg_geiger(at)web.de | Der Jammer der Menschen ist, dass die Narren so sicher sind und die | | Klugen so voller Zweifel. (Bertrand Russel) |
> ich habe gelesen, dass heutige Röntgenanoden hauptsächlich aus einer Wolfram > Rhenium Legierung hergestellt werden. Mir ist allerdings nicht so ganz klar, > warum gerade diese beiden Materialien verwendet werden. > Zum einen liegt das sicher an der hohen Schmelztemperatur der beiden > Materialien. Allerdings könnte man dann auch einfach Kohlenstoff verwenden, > welcher ja sicher nicht so spröde wäre. Gibt es irgendeinen > atomphysikalischen Grund, der für die beiden Materialien spricht? Oder hab > ich sonst irgendetwas übersehen?
Der Hauptgrund ist, dass die Röntgenlichtausbeute proportional zu Z ist( C=6, W=74 / Re=75 ).
> ich habe gelesen, dass heutige Röntgenanoden hauptsächlich aus einer Wolfram > Rhenium Legierung hergestellt werden. Mir ist allerdings nicht so ganz klar, > warum gerade diese beiden Materialien verwendet werden. > Zum einen liegt das sicher an der hohen Schmelztemperatur der beiden > Materialien. Allerdings könnte man dann auch einfach Kohlenstoff verwenden, > welcher ja sicher nicht so spröde wäre. Gibt es irgendeinen > atomphysikalischen Grund, der für die beiden Materialien spricht? Oder hab > ich sonst irgendetwas übersehen?
Eine Vermutung warum man eine Wolfram-Rhenium-Legierung verwendet und kein reines Wolfram: Reines Wolfram ist extrem sproede und schwer zu verarbeiten. Ich habe mal versucht, eine reine Wolfram-Gleuhwendel zu wickeln, dass gibt man schnell wieder auf, weil der Wolfram-Draht extrem leicht bricht. Wenn man den Draht ein Weile glueht wirds noch schlimmer. Wolfram-Rhenium ist nicht so sproede und viel einfacher zu verarbeiten.
On Mon, 14 Jun 2004 20:44:29 +0200, Ralf Kusmierz wrote: >> Wenn man den Draht ein Weile glueht wirds noch schlimmer.
> Stimmt ;-) Das Zeug muß nämlich extrem sauerstofffrei sein, um > hochduktil zu bleiben. Und Glühen an Luft bringt natürlich O ins > Gefüge.
Bei unserer Ionenquelle diente eine selbst gewickelte Wolframdrahtspirale als Elektronenquelle. Der Draht glühte konsequent nur im Vakuum (10^-6mbar) und versprödete trotzdem. Man konnte sich hinterher einbilden, richtig die Kristallstruktur erkennen.
Vor dem ersten Betrieb ließ sich der 0.5mm dicke Draht ganz normal um einen Rundstab wickeln. Einziges Problem war, dass er immer ein gutes Stück zurückgefedert ist. Für eine Wendel mit 10mm Duchmesser haben wir ihn um eine M8-Schraube gewickelt. Der Wolfram-draht war laut Etikett zu 99.9% rein.
Was allerdings wirklich unangenehm ist, sind alle Arten von spanabhebender Bearbeitung. Bohren, Fräsen, Sägen von Wolfram ist echt unangenehm, denn es ist gleichzeitig hart und zäh (eben nicht spröde). Aber mit geeignetem Werkzeug Technik, in diesem Fall mit Funken-Erosion bekommt man alles klein ;-)
Zur Original-Frage, warum die Anode in Röntgenröhren nicht aus Kohlenstoff ist:
Die Elektronen knallen mit einigen keV beschleunigt auf die Anode. Dabei wird nur ein Bruchteil der kinetischen Energie in (Röntgen-) Strahlung umgewandelt der Rest heizt die Anode auf. Das heißt, das Anoden-Material muss sowohl gut Wärme leiten als auch einen hohen Verdampfungspunkt haben. Das erste hilft, die Wärme im Material zu verteilen, das zweite hilft, die Wärme durch Strahlung loszuwerden (Wärmestrahlung geht mit der vierten Potenz der Temperaturdifferenz zur Umgebung).
Außerdem sind die Stöße des Elektrons energiereich genug, dass es im wesentlichen nur mit den einzelnen Anoden-Atomen wechselwirkt. Für den Stoß ist es also weitgehend egal, ob das Wolfram chemisch im Metall festgehalten wird. Außerdem ist man an Stößen interessiert, bei denen das Elektron möglichst effizient hart gestoppt wird. Dafür eignen sich Resonanzen mit der innersten Elektronen der Anoden-Atome. Das heißt, man kickt mit dem beschleunigten Elektron das innerste Anoden-Elektron heraus. Das braucht natürlich Energie und bremst das schnelle Elektron, die dadurch nebenbei entstehende Brems-Strahlung ist die erwünschte Röntgenstrahlung. Atome weit unten im Periodensystem haben eine hohe Kernladung und damit zwangsweise besonders stark (eng) gebundene innere Elektronen. Diese inneren Elektronen heraus zu kicken braucht besonders viel Energie. Deswegen kann man mit schweren Atomen energiereichere, "härtere" Röntgenstrahlen erzeugen. Manchmal möchte man auch weniger energetische, "weichere" Röntgenstrahlen und nimmt dann als Anodenmaterial beispielsweise Molybdän.
> ich habe gelesen, dass heutige Röntgenanoden hauptsächlich aus einer Wolfram > Rhenium Legierung hergestellt werden. Mir ist allerdings nicht so ganz klar, > warum gerade diese beiden Materialien verwendet werden. > Zum einen liegt das sicher an der hohen Schmelztemperatur der beiden > Materialien. Allerdings könnte man dann auch einfach Kohlenstoff verwenden, > welcher ja sicher nicht so spröde wäre. Gibt es irgendeinen > atomphysikalischen Grund, der für die beiden Materialien spricht? Oder hab > ich sonst irgendetwas übersehen?
Grafit ist ein wichtiges Anodenmaterial, allerdings in Röhren, bei denen man Röntgenstrahlung vermeiden will. Grund wurde genannt. IIRC hatte die Ballasttriode PD500 eine Grafitanode.
