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2.1 XR-Quellen Primärprozesse
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- 1PrimärprozesseIonenlinien
Innerschalenlinien
Abstrahlung bewegter Ladung
Thermische Strahlung
Gamma Strahlung - 2IonenlinienAtome in denen ein/mehr Elektron fehlt → elektronische Übergänge
- 3Wasserstoffartige IonenÜbergang: E_nm=W_m-W_n=hR(1/n^2 -1/m^2 )
Unterschied: Atomkern Z positive Ladungen statt einer beim Wasserstoffatom → Verschiebung Energieniveaus: W_n=-hR Z^2/n^2
Linienbezeichnung: Lyman → 1; Balmer→ 2 - 4Helium-artige Ionen:- Ionen mit zwei verbleibenden Elektronen
- Spektrallinie wird mit schwereren Atomen immer härter - 5Allgemeines zu Ionenspektren:- Leuchteigenschaften abhängig von Elektronenhülle (Leuchtelektron am leichtesten gebunden)
- Rest-Elektronenhülle wie leichteres Neutralatom (Spektrum ähnlich, Energieniveaus viel tiefer → Linien härter)
- Spektraltafeln: Kelly tables - 6EBIT(electron beam ion trap):- scharf fokussierter Elektronenstrahl für Ionisation
- 2D negatives Potential zum Fangen - 7Prinzip Innerschalen-Linien- Freisetzung Elektron durch Absorption Photon oder Elektronenstoß
- Auffüllen aus höheren Schalen → Differenzenergie harte Strahlung (auch strahlungslos) - 8Terminologie Innerschalen-Linien: Hauptschalen:- (veraltet) ausgehend von Elektronenhüllen in Schalen
Schale n Elektronen
K 1 2s
L 2 2s 6p
M 3 2s 6p 10 d - 9Subniveaus innerhalb Hauptquantenzahl:- Übergänge nur weit innen , nach Zielschale benannt
- L→K: Kα; M→K: Kβ; M→L: Lα; N→L: Lβ - 10Übergangsregeln:- Δn beliebig; Δl=±1; Δj=0,±1
- 11Quantitative Beschreibung Innerschallinien:Mosely: W_n=-hR (Z-σ)^2/n^2
Energieniveaus Z² tiefer als Wasserstoffatom Z(statt 1) Proton im Kern
innere Elektronen schirmen Kernladung ab → Abschirmkoeffizient(K:σ=1;L: σ=7.5)
Lebensdauer ca. 1 fs
Linienbreite: ΔE≈ 1eV Lorentz-Profil
Spektrometer: Intensitätsverhältnis (Atome innen gleich) - 12Auger-Zerfall:strahlungsloser Innerschalenlochzerfall
Konkurrenzprozess zu Röntgenlichterzeugung
2 fach geladenes Ion + zusätzlich freies Elektron
E_Aug=E_mn+W_m=hR(1/n^2 -2/m^2 ) (Z-σ)^2
Fluoreszenzausbeute steigt mit Kernladungszahl - 13Abstrahlung bei beschleunigter Bewegung- Ladung führt elektrisches Feld mit sich
- 14nicht-relativistisch (v≤c/3):o E-Feld genau zur momentanen Position der Ladung
o Änderung Bewegungszustand mit c → Bremsstrahlung
o konstante Feldgeometrie ab Moment des Stehenbleibens mit c von der Ladung aus weg - 15Grenzfläche:transversale E-Feld-Komponenten
Dicke cδt
E_t/E_r =tvsinΨ/cδt - 16Hertzscher Dipolo Et verschwindet auf Achse
o genau neben Ladung maximal
- transversales Magnetfeld normal auf Et , selbe Energiedichte → elektromagnetische Welle abhängig von Abbremsprozess - 17Abstrahlungsrichtung:- Emission von Strahlung bei Änderung des Bewegungszustands der Ladung
- keine Abstrahlung in Richtung der Beschleunigung, maximal normal zur Beschleunigung - 18Leistung BremsstrahlungLarmorformel: P=1/(4πϵ_0 ) 2/3 (q^2 a^2)/c^3
Richtungsabhängigkeit von Winkel zwischen Beobachtungs- und Bewegungsrichtung
Bremsstrahlungsleistung ∞ Z², ∞ 1/m² - 19Abstrahlung bei relativistisch beschleunigter BewegungE-Feld stark anisotrop
Abbremsung
Lineare Beschleunigung
Normalbeschleunigung - 20E-Feld stark anisotropauf Bewegungsachse (sinθ=0) γ² kleiner als bei langsamer/ruhender Ladung
neben vorbeifliegenden Ladungen (sinθ=1) γ größer als in Ruhe
Zeitraum Δt=b/γv
seitlich viel mehr Feldlinien als vor/hinter der Ladung
Massenänderung m=γm_0 - 21Abbremsung:Felder vor und nach Abbremsen ungefähr gleich schnell
Änderung Feldgeometrie
Lienard-Formel
starke Abhängigkeit von kinetischer Energie, wesentlich von Richtung Beschleunigung (β ⃗ ) ̇ - 22Lineare Beschleunigungv,a parallel
Leistung abhängig von wirkender Kraft
wesentliche Abstrahlung nach vorne („Lorentz-Boost“)
mittlere quadratischer Emissionswinkel θ ̅=1/γ wahrer Abstrahlkegel doppelt so groß - 23Normalbeschleunigung- kurze Zeit Kreisbahn (Zentripetalkraft)
- P∞γ4 → Abstrahlung stark nach vorne
- Form des Strahlkegels anders, größer aber gleich (maximal in θ=0) - 24Allgemeines th. Strahlung- ausgesendete Strahlung von Materie temperaturabhängig
- thermodynamisches GGW. → Gleichverteilung auf Freiheitsgrade
- optisch dick: Großteil erzeugter Photonen wird im selben Materiebereich absorbiert - 25Plancksche StrahlungsformelL_ν (ν)=(2ν^2)/c^2 ( hν)/exp〖(hν/(k_B T))-1〗
auf Wellenlängenintervall: L_λ^H (λ,T)=(2hc^2)/c^5 1/exp〖(hc/(〖λk〗_B T))-1〗 - 26Wiensches Verschiebungsgesetz:Maß für dominant abgestrahlten Spektralbereich
λ_max T=2.898 ∙〖10〗^(-3) mK=const - 27Stefan-Boltzmann-GesetzIntegration über alle Frequenzen, Annahme von jedem Punkt Licht in Halbraum
P_Ges=σAT^4 mit σ=5.67∙〖10〗^(-8) W/(m^2 K^4 )
unabhängig von Atomsorten und Teilchendichten
Wellenlängen mit starker Emission haben auch starke Absorption - 28Thermische Röntgenstrahlung- Erzeugung thermischer Strahlung im Harten, sehr hohe T → große Strahlungsleistung
- gepulste Quellen: Energieverlust durch Strahlungsemission („Strahlungsleistung“) - 29Gammastrahlung Erzeugung- aus Atomkern,eine oder mehrere spektrale scharfe Linien
- 30Kernreaktion- angeregter Zustand
- Relaxation in GZ (Abgabe hartes Photon) - 31γ-Floreszenz- Absorption Kernphoton
- 32Bereitstellung radioaktiver Isotope- HWZ in 60 min- Wochen
- Brüten (Neutronenaktivierung)
- metastabiles Tc: Neutronenbeschuss von Nickel
- 60Co:
o Neutronenaktivierung 59Co
o Betazerfall in 60Ni
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- User has deleted their subject information Flashcards on 2.1 XR-Quellen Primärprozesse, created by Deleted user on 26/09/2017.
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- Deleted user · Sep 2017
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- Sep 26, 2017
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- Created by Tom Schobert · Sep 21, 2017
- Copied by Tom Schobert · Sep 26, 2017
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