Wie berechnet man die Elektronenbeschleunigung in einer Röntgenröhre?

1 Antwort

Hallo JonasSpace,

Du benötigst die Spannung, mehr eigentlich nicht. Wenn z.B. eine Spannung von U = 1022 V anliegt, wird dem Elektron eine kinetische Energie Eₖ = 1022 eV zugeführt.

Die Ruheenergie¹) mₑc² des Elektrons (bis a liegt bei etwa 511keV. Eine Spannung von 1,022kV zum Beispiel verpasst dem Elektron 1,022keV, also 2‰ seiner Ruheenergie zu.

Das Verhältnis zwischen Gesamtenergie E = mₑc² + Eₖ und Ruheenergie ist

(1) (mₑc² + Eₖ)/mₑc² = γ := 1/√{1 − (v⁄c)²},

wobei v das Tempo des Elektrons und c ≈ 3×10⁸ m⁄s das Lichttempo ist. Wir müssen nur noch (1) nach v umstellen:

(2) v = c√{1 − (mₑc/(mₑc + Eₖ))²}

In o.g. Beispiel ist das ca. 0,063c, also etwa 1,89×10⁷ m⁄s.

Ohne Luftwiederstand etc.

Den gibbet inner Elektronenröhre eh' nit. Damit die Elektronen überhaupt durchkommen, is' dat Dingen evakuiert.

______

¹) Die Ruheenergie ist im Grunde nichts anderes als die Masse. Der Faktor c² ist eine universelle Konstante und damit ein Artefakt unseres Maßsystems, das darauf hinweist, dass sich Strecken in derselben Maßeinheit messen lassen wie Zeitspannen. Für die praktische Tauglichkeit gibt's Vorsilben; ein typisches Lineal ist eine Nanosekunde lang.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung

JonasSpace 
Beitragsersteller
 09.03.2022, 21:08

Vielen Dank.

Dass sie evakuiert ist, ist mir schon klar, jedoch ist es kein Ultrahochvakuum oder derartiges.

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SlowPhil  09.03.2022, 22:18
@JonasSpace

Es scheint dünn genug zu sein, um viele Elektronen ohne Stöße durchkommen zu lassen.

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