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Röntgenstrahlung und Röntgenröhre

Veröffentlicht von: Onmeda-Redaktion

© Jupiterimages/iStockphoto

Den detaillierten Aufbau einer ganzen 'Röntgenanlage' können Sie unter "medizinische Geräte" nachlesen.

Im folgenden sollen nur der Aufbau und die Funktion eines Röntgenstrahlers bzw. einer Röntgenröhre und vor allem die Entstehung von Röntgenstrahlung dargestellt werden.

Aufbau und Funktion einer Röntgenröhre

Röntgenstrahlung ist eine energiereiche elektromagnetische Strahlung. Radiowellen, TV-Wellen, Mikrowellen, sichtbares Licht oder UV-Strahlung sind ebenfalls elektromagnetische Wellen, deren Frequenz und damit Energie jedoch geringer sind als die von Röntgenstrahlung. Auch Gammastrahlung, die aus dem Kern von Radionukliden stammt, ist eine elektromagnetische Strahlung, deren Energie gleich, größer oder kleiner als die von Röntgenstrahlung sein kann. Es gibt zwei Arten von Röntgenstrahlung, die 'diskrete Röntgenstrahlung' und die kontinuierliche Röntgenstrahlung, die korrekterweise als Röntgenbremsstrahlung bezeichnet werden sollte.

Röntgenstrahlung entsteht nicht nur in Röntgenröhren sondern auch in Fernsehröhren, in Monitoren z.B. von Rechnern oder als Bremsstrahlung in Beschleunigern. Für die medizinische Diagnostik und für die Röntgentiefentherapie wird Röntgenstrahlung in Röntgenstrahlern erzeugt. Dabei besteht ein 'Röntgenstrahler' aus einer Röntgenröhre einschließlich dem Schutzgehäuse, dem Öl zur Kühlung, der Tiefenblende sowie dem Lichtvisier u.ä.

Aufbau eines Röntgenstrahlers

Aufbau eines Röntgenstrahlers

Wie aus der Abbildung ersichtlich, besteht eine Röntgenröhre in der Regel aus einem Glaskolben (selten auch aus Metall) mit einem stark luftverdünnten Innenraum. In den Kolben ist eine Kathode mit einem darüber befindlichen Wehneltzylinder sowie gegenüber eine Anode eingeschmolzen. Bei Diagnostikröhren ist die Anode als drehbarer Teller mit einem Durchmesser bis zu ca. 20 cm, bestehend aus einer Legierung aus Wolfram und Rhenium ausgeführt. Die Drehung des Anodentellers erfolgt mittels eines Rotors, der sich auf der Tellerachse innerhalb des Kolbens befindet und einem außerhalb angebrachten Stator. Die Drehfrequenz kann bis zu 10 000 Umdrehungen pro Minute betragen. Aufgrund der Drehung des Anodentellers wird die einige Millisekunden dauernde und bis zu ca. 100 kW starke Leistung besser verteilt. Der Wehneltzylinder dient der Bündelung der aus der beheizten Kathode austretenden Elektronen.

Zwischen Kathode und Anode wird bei Diagnostikröhren mittels eines Hochspannungs-Generators eine wählbare bzw. veränderliche Hochspannung von ca. 25 kV bis zu ca. 150 kV angelegt, wobei die Kathode eine negative Spannung gegenüber der Anode besitzt.

Eine Hochspannung von ca. 25 kV bis 35 kVwird bei Mammographieröhren verwendet; die höheren Spannungen u.a. bei Hartstrahlaufnahmen der Lunge, bei dicken und dichten Körperregionen wie bei einer seitlichen Beckenaufnahme oder auch bei CT- Aufnahmen. Die durch die Hochspannung beschleunigten Elektronen treffen, durch die Hochspannung von beispielsweise 25-150 kV bescheunigt, dann mit Energien von 25 keV bis zu 150 keV (1 keV= 1 Kiloelektronenvolt) auf das Material der Anode. Dabei können sie ihre Energie aufgrund zweier verschiedener Prozesse abgeben.


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