Abbildung 1: Schematischer Aufbau einer Röntgenröhre. [1]
Röntgenstrahlen werden in einer sogenannten Röntgenröhre erzeugt (siehe Abbildung 1). Über eine erhitzte Glühwendel werden freie Elektronen erzeugt, die durch eine angelegte Röhrenspannung zwischen Kathode (minus) und Anode (plus) in einem Vakuum zur Anode hin beschleunigt werden. Beim Auftreffen der beschleunigten Elektronen auf den Anodenteller geben die Elektronen Energie ab, die sowohl Bremsstrahlung als auch charakteristische Strahlung erzeugt.
Da die auftreffenden Elektronen in alle Richtungen abgelenkt bzw. gestreut werden können, geben diese je nach Ablenkwinkel unterschiedlich viel Energie in Form von Bremsstrahlung ab. Es entsteht dadurch ein so genanntes kontinuierliches Röntgenspektrum (siehe Abbildung 2). Die darin enthaltenen Kanten stellen die durch das Anodenmaterial hervorgerufene charakteristische Strahlung dar. Da Röntgenstrahlen mit geringer Energie im menschlichen Körper vollständig absorbiert werden, und somit nicht zur Bildentstehung beitragen, werden die niederenergetischen Anteile des Röntgenspektrums durch eingebaute Filter eliminiert. Man spricht dabei von Aufhärtung. Die Filter bestehen aus Metallplatten, häufig aus Aluminium, die hinter dem Strahlaustrittsfenster angebracht werden. Die erzeugten Röntgenstrahlen werden in alle Richtungen emittiert, sie können jedoch nur am Strahlaustrittsfenster aus dem Gehäuse und somit in die gewünschte Richtung austreten. Das Gehäuse der Röntgenröhre schirmt die Umgebung von der restlichen Strahlung ab.
Die Strahlenausbeute einer Röntgenröhre ist mit ca. 1% jedoch sehr gering. Die übrige Energie wird in Wärme umgewandelt. Um Überhitzung und Verschleißerscheinungen des Anodentellers auf Grund der Wechselwirkungen mit den Elektronen zu verringern, dreht sich dieser im Vakuum. Außerhalb des Vakuumbehälters wird die Röntgenröhre durch ein Kühlmittel (meist Öl) gekühlt.
Abbildung 2: Röntgenspektren mit jeweils geänderter Röhrenspannung, Röhrenstrom und Filterung. Die Bremsstrahlung und charakteristische Strahlung sind im grünen Kurvenverlauf bezeichnet. [1]
[1] eigene Darstellung
