Röntgenphysik

Computertomographie

Prinzip An einfachen Objekten wird das Prinzip von CT veranschaulicht. Bei sehr einfachen Zielen reichen bereits wenige Aufnahmen, um ein gutes Ergebnis zu bekommen, Je komplizierter die Objekte, desto mehr Aufnahmen sind notwendig um Details aufzulösen. Mittels spezieller Proben wird außerdem gezeigt, wie Artefakte entstehen und was Strahlhärtung hervorruft.

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Debye-Scherrer-Beugungsbilder (Bragg-Brentano-Geometrie) mit drei kubischen Bravais-Gittern

Prinzip Polykristalline Pulverproben, die in den drei kubischen Bravaisgittertypen primitiv, flächen- und innen-zentriert kristallisieren, werden mit der Strahlung einer Röntgenröhre mit einer Kupferanode bestrahlt. Ein schwenkbares Geiger-Müller-Zählrohr detektiert die von den verschiedenen Netzebenen der Kristalli-te reflektierte Strahlung. Die Bragg-Diagramme werden automatisch registriert. Deren Auswertung liefert die Zuordnung der Bragg-Linien zu den einzeln Netzebenen, ihren Abstand, sowie die Gitterkonstanten der Proben und den zugehörigen Bravaisgittertyp.

Debye-Scherrer-Beugungsbilder mit kubischen Pulverproben (Bragg-Brentano-Geomterie)

Prinzip Eine kubisch kristallisierende Pulverprobe wird mit der Strahlung einer Röntgenröhre mit einer Kupfer-anode bestrahlt. Ein schwenkbares Geiger-Müller-Zählrohr detektiert die von den verschiedenen Netz-ebenen der Kristallite reflektierte Strahlung. Das Bragg-Diagramm wird automatisch registriert. Ein grafisches Auswerteverfahrens liefert die Zuordnungen der Reflexe zu den einzelnen Netzebenen und damit auch den zugehörigen Bravaisgittertyp und die Gitterkonstante der Substanz.

Debye-Scherrer-Beugungsbilder von Pulverproben mit hexagonaler Kristallstruktur (Bragg-Brentano-Geomterie)

Prinzip Eine polykristalline Pulverprobe aus Zink wird mit der Strahlung einer Röntgenröhre mit einer Kupferanode bestrahlt. Ein automatisch schwenkbares Geiger-Müller-Zählrohr detektiert die von den verschiedenen Netzebenen der Kristallite reflektierte Strahlung. Das Debye-Scherrer-Diagramm wird automatisch registriert. Die Auswertung des Diagramms liefert die Zuordnung der Bragg-Reflexe zu den einzel-nen Netzebenen, deren Abstände, den Bravais-Gittertyp, sowie die Gitterkonstanten von Zink und die Anzahl der Atome in der Einheitszelle.

Debye-Scherrer-Beugungsbilder von Pulverproben mit rhombenförmiger Struktur (Bragg-Brentano-Geomterie)

Prinzip Polykristalline Germanium- und Siliziumpulverproben, die im Diamantgittertyp kristallisieren, werden mit der Strahlung einer Röntgenröhre mit Kupferanode bestrahlt. Ein schwenkbares Geiger-Müller-Zählrohr detektiert die von den verschiedenen Netzebenen der Kristallite konstruktiv reflektierte Strahlung. Die Debye-Scherrer-Diagramme werden automatisch registriert. Die Auswertung der Diagramme liefert die Zuordnung der Bragg-Reflexe zu den einzelnen Netzebenen, deren Abstände, den Bravaisgittertyp, sowie die Gitterkonstanten der Proben und deren Atomzahl in der Einheitszelle.

Debye-Scherrer-Beugungsbilder von Pulverproben mit tetragonaler Kristallstruktur (Bragg-Brentano-Geomterie)

Prinzip Eine polykristalline Pulverprobe aus Bleidioxid wird mit der Strahlung einer Röntgenröhre mit einer Kupferanode bestrahlt. Ein automatisch schwenkbares Geiger-Müller-Zählrohr detektiert die von den verschiedenen Netzebenen der Kristallite konstruktiv reflektierte Strahlung. Das Debye-Scherrer-Diagramm wird automatisch registriert Die Auswertung des Diagramms liefert die Zuordnung der Bragg-Reflexe zu den einzelnen Netzebenen, deren Abstände, den Bravais-Gittertyp, sowie die Gitterkonstanten von Bleidioxid und die Anzahl der Atome in der Einheitszelle.

Debye-Scherrer-Beugungsmessungen zur Untersuchung der Textur von Walzblechen

Prinzip Eine polykristalline, kubisch flächenzentriert kristallisierende Pulverprobe aus Kupfer und ein dünnes Kupferblech werden mit der Strahlung einer Röntgenröhre mit einer Kupferanode bestrahlt. Ein schwenkbares Geiger-Müller-Zählrohr detektiert die von den verschiedenen Netzebenen der Kristallite reflektierte Strahlung. Die Bragg-Diagramme werden automatisch registriert. Die Auswertung liefert die Zuordnung der Bragg-Linien zu den einzeln Netzebenen. Im Gegensatz zur Pulverprobe zeigt das Spektrum der gewalzten Blechprobe, dass hier eine Ausrichtung der Kristallite (Walztextur) vorliegt, die durch Erhitzen des Blechs noch ausgeprägter wird.

Duane-Huntsches Verschiebungsgesetz

Prinzip Die Röntgenspektren einer Röntgenröhre werden bei verschiedenen Anodenspannungen mit Hilfe eines Halbleiterdetektors energiedispersiv gemessen. Aus der maximalen Energie der Bremsspektren wird das Duane-Huntsche Verschiebungsgesetz verifiziert.

Eigenfluoreszenzstrahlung des Röntgenenergiedetektors

Prinzip Fluoreszenzstrahlung, die von Elementen einer Probestammen, können bei hinreichender Energie ihrerseits wieder im Detektor und in seinem Gehäuse Fluoreszenzstrahlung auslösen. Dadurch kann das Spektrum zusätzliche und nicht von der Probe stammende Linien enthalten. Zum Nachweis möglicher Zusatzlinien wird der Detektor mit Hilfe eines  Einkristalls mit monochromatischer Röntgenstrahlung bestrahlt. Zum Vergleich werden Fluoreszenzspektren an reinen Metallproben gemessen.

Energieauflösung des Röntgenenergiedetektors

Prinzip Verschiedene Metallproben werden mit polychromatischer Röntgenstrahlung bestrahlt. Die Energieanalyse der resultierenden Fluoreszenzstrahlung erfolgt mit Hilfe eines Halbleiterdetektors und eines nach-geschalteten Vielkanalanalysators. Die Energie der entsprechenden charakteristischen Röntgenlinien und deren Halbwertsbreiten werden bestimmt. Außerdem werden die Abhängigkeit der Halbwertsbreite und die Verschiebung des Linienschwerpunktes als Funktion der Zählrate untersucht.

Energiedispersive Messungen von K-und L-Absorptionskanten

Prinzip Dünne Pulverproben werden mit polychromatischer Röntgenstrahlung durchstrahlt. Die Energieanalyse der durchgelassenen Strahlung erfolgt mit Hilfe eines Halbleiterdetektors und eines nachgeschalteten Vielkanalanalysators. Die Energieder entsprechenden Absorptionskanten wird bestimmt. Aus den resultierenden Moseley-Diagrammen werden Rydbergfrequenz, Abschirmkonstante sowie Hauptquantenzahlen ermittelt.