Die charakteristische Röntgenstrahlung ist ein Linienspektrum von Röntgenstrahlung, welches bei Übergängen zwischen Energieniveaus der inneren Elektronenhülle entsteht und für das jeweilige Element kennzeichnend ist. Sie wurde durch Charles Glover Barkla entdeckt, der dafür 1917 den Nobelpreis für Physik erhielt. Wellenlängen von Elementen - Meixner Robert und Irene. Entstehung Entstehung der charakteristischen Röntgenstrahlung Die charakteristischen Linien des Röntgenspektrums ( $ K_{\alpha} $, $ K_{\beta} $, …) entstehen im Bild des bohrschen Atommodells wie folgt: Ein freies, energiereiches Elektron schlägt ein gebundenes Elektron aus einer inneren Schale seines Atoms heraus. Dabei muss auf das gestoßene Elektron mindestens die Energie übertragen werden, die zur Anregung auf eine noch unbesetzte Schale nötig ist. Meist ist sie größer als die vorherige Bindungsenergie des Elektrons, und das Atom wird ionisiert. Die entstandene Lücke wird durch ein Elektron einer äußeren Schale geschlossen. Da die Elektronen auf den äußeren Schalen höhere Energien aufweisen, müssen sie die Differenz der Energie bei ihrem Wechsel auf eine weiter innen gelegene Schale abgeben.
Der Übergang eines Elektrons aus der \(\rm{L}\)-Schale (\(n = 2\)) auf den nun freien Platz auf der \(\rm{K}\)-Schale (\(n = 1\)) findet in einem Feld statt, bei dem die positive Kernladung \(Z\cdot e\) durch die negative Ladung \(-e\) des verbleibenden \(\rm{K}\)-Elektrons teilweise abgeschirmt wird. Die effektive Kernladungszahl ist dann \(Z - 1\). Kaskadenartige Reihe an Übergängen Abb. K alpha linien tabelle english. 1 Mögliche kaskadenartige Abfolge von Übergängen aus höherliegenden Schalen Der \(\rm{K}_\alpha\)-Übergang ist von einer Reihe weiterer Übergänge begleitet, da der nun freie Platz auf der L-Schale "kaskadenartig" von energetisch höher liegenden Elektronen aufgefüllt wird. Ein mögliche Abfolge von Übergängen ist in der Animation angedeutet. Bezeichnungen der RÖNTGEN-Emissionslinien Joachim Herz Stiftung Abb. 2 Verschiedene Energieübergänge mit jeweiliger Bezeichnung ihrer Emissionslinie Es hat sich eingebürgert die RÖNTGEN-Emissionslinien mit Buchstaben zu bezeichnen. Dabei ist jeweils bei einer Serie diejenige Linie mit dem Index \(\alpha\) die langwelligste.
Meist ist sie größer als die vorherige Bindungsenergie des Elektrons und das Atom wird ionisiert. Die entstandene Lücke wird durch ein Elektron einer äußeren Schale geschlossen. Da die Elektronen auf den äußeren Schalen höhere Energien aufweisen, müssen sie die Differenz der Energie bei ihrem Wechsel auf eine weiter innen gelegene Schale abgeben. Dies geschieht wegen der typischerweise in der Größenordnung 1–100 keV liegenden Energiedifferenz der Elektronenhülle in den beiden Zuständen (fehlendes Elektron in innerer Schale und in äußerer Schale) in Form von Röntgenstrahlung. Die Strahlung besitzt also die Energiedifferenz zwischen höherer (z. B. L-) und niedrigerer (z. K-)Schale. K alpha linien tabelle e. Da diese Energiedifferenz elementspezifisch ist, nennt man die Röntgenstrahlung "charakteristische Röntgenstrahlung". Die Wellenlänge und damit die Energie der emittierten Strahlung kann mit dem moseleyschen Gesetz berechnet werden. Entstehung der charakteristischen Röntgenstrahlung Bezeichnung der Spektrallinien Zur Bezeichnung der Röntgenlinien gibt man zunächst die innere Schale an, in die das Elektron bei der Emission übergegangen ist, z. K, L, M, usw.
Nachdem ein Elektron auf die K-Schale gefallen ist, ist wiederum z. die L-Schale unterbesetzt. Ein weiteres Elektron aus einer noch höheren Schale fällt herunter unter Aussendung eines weiteren Photons. Dieses zweite Photon ist von niedriger Energie und trägt in diesem Beispiel zur L-Linie bei. Neben der Röntgenemission bildet – besonders bei leichten Atomen mit Ordnungszahlen – die Übertragung der Energie auf weiter außen gelegene Elektronen eine andere Möglichkeit für den Ausgleich der Energiedifferenz. Nebenstehend eine interaktive Animationen von zur Veranschaulichung der Bremsstrahlung: (Klick auf Bild) Teilchenmodell zur charakteristischen Strahlung starten Einige der beschleunigten Elektronen rasen aber ungebremst direkt in ein Elektron des Anodenmaterials. Sie reißen es komplett aus seinem Atom heraus oder heben es zumindest auf eine Bahn, die energetisch gesehen deutlich höher liegt. K alpha linien tabelle et. Dabei entsteht ein freier Platz auf dessen Ursprungsbahn - und der wird im Bruchteil einer Sekunde durch ein nachstürzendes Elektron besetzt.
B. n D statt n ( l = 589, 3 nm) ist die Einführung einer "Bezeichnung" (Abk. ) für bestimmte Standardwellenlängen zweckmäßig. Beim Wasserstoff sind C, F, G' und h die (historischen) "Bezeichnungen" der Fraunhoferschen Absorptionslinien (ebenso D beim Na); H a... sind die Linienbezeichnungen der Balmer-Serie. Moseleysches Gesetz – Wikipedia. In der technischen Optik haben sich weitere Linienbezeichnungen eingebürgert, von denen e, F' und C' ( Hg bzw. Cd) eine besondere Rolle spielen: man ist heute bestrebt, n e als "Hauptbrechzahl" und n F' -n C' als "Hauptdispersion" einzuführen. Hinweis Helligkeitseindruck: Die jeweils hinter den Farbeindrücken angegebenen Helligkeitsangaben beziehen sich auf die relative Lichtstärke für ein einzelnes Element
Dies geschieht wegen der typischerweise in der Größenordnung 1–100 keV liegenden Energiedifferenz der Elektronenhülle in den beiden Zuständen (fehlendes Elektron in innerer Schale und in äußerer Schale) in Form von Röntgenstrahlung. Die Strahlung besitzt also die Energiedifferenz zwischen höherer (z. B. L-) und niedrigerer (z. B. K-)Schale. Da diese Energiedifferenz elementspezifisch ist, nennt man die Röntgenstrahlung "charakteristische Röntgenstrahlung". Die Wellenlänge und damit die Energie der emittierten Strahlung kann mit dem moseleyschen Gesetz berechnet werden. Bezeichnung der Spektrallinien Die ersten drei K-Linien von Kupfer Zur Bezeichnung der Röntgenlinien gibt man zunächst die innere Schale an, in die das Elektron bei der Emission übergegangen ist, z. B. K, L, M, usw. Ein griechischer Buchstabe als Index gibt die Differenz zur Hauptquantenzahl n der äußeren Schale an, aus der das Elektron kam. Z. B. entspricht ein Index alpha einem $ \Delta n $ von 1, d. h. der nächsthöheren Schale (für die K-Serie ist das die L-Schale) ein Index beta einem $ \Delta n $ von 2 (für die K-Serie ist das die M-Schale), usw.
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