Röntgen ist die Einheit der Ionendosis. Kurzzeichen: R. Die Ionendosis
von 1 Röntgen liegt vor, wenn durch Gamma- oder Röntgenstrahlung in 1 cm^3
trockener Luft unter Normalbedingungen (1,293 mg Luft) eine Ionenmenge von einer
elektrostatischen Ladungseinheit erzeugt wurde.
Die Einheit Röntgen war noch bis Ende 1985 amtlich zugelassen. Die neue Einheit
der lonendosis ist Coulomb durch Kilogramm (C/kg).
==Geschichte==
Seit über 100 Jahren ist "Röntgen" in Form der Röntgendurchleuchtung und Röntgenaufnahme die Grundlage vieler medizinischer Untersuchungen. Moderne medizinische Diagnoseverfahren wie Computertomographie, Emissions-Computertomographie, Magnetresonanztomographie, Sonographie und Subtraktionsangiographie basieren letztlich auf Entwicklungen der röntgenologischen Bildverarbeitung.
==Erzeugung der Röntgenstrahlung==
Röntgenstrahlen entstehen, wenn Elektronen mit hoher Geschwindigkeit auf Materie
auftreffen . Auf diese hohe Geschwindigkeit werden die Elektronen im
Vakuum der Röntgenröhre dadurch beschleunigt daß sie nach ihrem Austritt aus der
Kathode, ein durch Röhrenspannung erzeugtes elektrisches Feld zwischen Kathode
und Anode durchlaufen.In der Röntgendiagnostik liegt diese Röhrenspannung (meist
kurz als ‚k‘ oder kV-Wert“ bezeichnet) im Bereich von 25 bis 150 kV (1 kV = 1000
Volt). Den Auftreffpunkt der Elektronen auf der Anode bezeichnet man als
Brennfleck oder Fokus.
Erzeugung der Röntgenstrahlung
im Brennfleck der Anode. Nach
Durchlaufen des elektrischen
Feldes der Röhrenspannung U
prallen die Elektronen auf die
Anode: dabei wird ihre kinetische
(Bewegungs-) Energie in
Röntgenstrahlung zu etwa 1 % und Wärme (zu etwa 99 %) umgewandelt.
[[Bild:Rontgenrohre.jpg|350px|right]]
===Röntgenröhre===
Die Röntgenröhre ist das evakuierte Glas- oder Glas-Metall-Gefäß, mit den beiden Elektroden
Kathode und Anode, in dem die Röntgenstrahlung erzeugt wird. Das Vakuum der
Röntgenröhre ist ein Hochvakuum in dem ein Luftdruck von nur 10^-5 mbar herrscht.
====Anode====
Wenn zwischen Kathode (negativ) und Anode (positiv) Hochspannung anliegt, werden die
Elektronen in Richtung auf die Anode beschleunigt und treffen dort mit hoher Geschwindigkeit
(etwa 150000 km/s !) auf. Die Stelle, wo sie auftreffen, wird als (elektrischer)
Brennfleck oder Fokus bezeichnet. (Als Fokus wird manchmal auch nur der Mittelpunkt des
flächenförmigen Brennflecks bezeichnet.)Im Brennfleck wird etwa 1 % der
Elektronenenergie in Röntgenstrahlung und der
Rest von 99 % in Wärme umgesetzt. Infolge
dieses schlechten Wirkungsgrades entstehen
Temperaturen bis etwa 2500°C. Im
Routinebetrieb wird häufig die ganze Anode
rotglühend. Das Anodenmaterial muß deshalb
einen hohen Schmelzpunkt haben. Auch ist eine
hohe Ordnungszahl günstig, da der Wirkungsgrad
der Röntgenstrahlerzeugung mit höheren
Ordnungszahlen ansteigt.
Das beste Anodenmaterial ist Wolfram. Es hat
den höchsten Schmelzpunkt (3370°C) aller
Metalle und eine hohe Ordnungszahl Z=74.
Häufig werden Wolframlegierungen mit Rhenium
verwendet; sie enthalten etwa 1O% Rhenium,
sind dadurch elastischer als reines Wolfram und neigen bei den hohen thermischen (und
infolge der Wärmeausdehnung auch mechanischen) Beanspruchungen weniger zur
Rissebildung an der Anodenoberfläche. Dies ist wichtig, denn Aufrauhungen der Anode
reduzieren die Dosisausbeute.
Die Forderungen nach kürzeren Aufnahmezeiten (kleine Bewegungsunschärfe!) und
nach kleineren Brennflecken (kleine geometrische Unschärfe!) führten zur Entwicklung der
Drehanodenröhren. Durch die Rotation der Anode wird die Erwärmung auf eine größere
Fläche verteilt als bei Festanodenröhren.
====Kathode====
Die Kathode ist die Quelle der Elektronen. Diese werden vom G1ühfaden emittiert. Zur
Fokussierung der Elektronen, d.h. zur Bildung eines scharf begrenzen Brennnflecks auf der
Anode, enthält die Kathode die Wehnel-Elektrode (auch: Wehnelt-Zylinder).
Die Heizspannung für die G1ühwendel liefert ein Heiztransformator, der im Hochspannungserzeuger
eingebaut ist. Die Zuleitung zum Strahler erfolgt mit dem kathodenseitigen
Hochspannungskabel. Bei Einkesselgeneratoren entfallen die Hochspannungskabel; die
elektrischen Leitungen zwischen Hochspannungserzeuger und Röhre sind dann von außen
nicht sichtbar.
Die G1ühwendel glüht wie die Wendel einer G1ühlampe und emittiert dabei Elektronen und
zwar um so mehr, je höher ihre Temperatur ist. Die Elektronen bilden den Röhrenstrom der
Röntgenröhre. Die Heizleistung bestimmt also die Größe des Röhrenstroms und damit die
Quantität (Dosisleistung) der Röntgenstrahlung.
==Anwendungen==
===Medizin===
[[Bild:homer.jpg|150px|right]]Eine Untersuchung mittels Röntgenstrahlen wird hauptsächlich im Rahmen der medizinischen Diagnostik durchgeführt. Bei Verdacht auf Knochenbrüche, Krebserkrankungen, Fremdkörper oder Anomalien im Gefäßsystem des Menschen kann eine Röntgen-Untersuchung einen ersten Hinweis liefern oder bereits eine deutliche Diagnose ermöglichen. Im Prinzip kann jede Region des Körpers geröntgt werden, wobei die Qualität und Aussagekraft des jeweiligen Bilds stark von der Dichte des untersuchten Gewebes abhängt. Die korrekte Ausrichtung von zu untersuchendem Organ und Röntgengerät spielt ebenfalls eine wichtige Rolle für die Qualität des Bilds.
