Was ist eine Röntgenröhre?

Röntgenröhren sind Vakuumdioden, die mit hohen Spannungen arbeiten.
Eine Röntgenröhre besteht aus zwei Elektroden, einer Anode und einer Kathode. An der Anode wird das Target mit Elektronen beschossen, an der Kathode emittiert der Glühfaden Elektronen. Beide Pole sind in Hochvakuum-Gehäusen aus Glas oder Keramik eingeschlossen.

Die Stromversorgung der Röntgenröhre enthält mindestens ein Niederspannungsnetzteil zum Erhitzen des Glühfadens und einen Hochspannungsgenerator, der die Hochspannung an die beiden Pole anlegt. Fließt durch einen Wolframdraht genügend Strom, um eine Elektronenwolke zu erzeugen, und wird zwischen Anode und Kathode eine ausreichende Spannung (im Kilovoltbereich) angelegt, wird die Elektronenwolke zur Anode gezogen. Dabei treffen die Elektronen mit hoher Energie und Geschwindigkeit auf das Wolframtarget. Die Elektronen erreichen die Targetoberfläche und werden abrupt gestoppt. Ein kleiner Teil ihrer kinetischen Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt und als Röntgenstrahlung freigesetzt. Diese Strahlung wird Bremsstrahlung genannt.

Durch Ändern des Heizstroms lassen sich die Temperatur des Heizfadens und die Anzahl der emittierten Elektronen beeinflussen, wodurch sich der Röhrenstrom und die Röntgenintensität ändern. Eine Änderung des Anregungspotenzials der Röntgenröhre oder die Wahl eines anderen Targets kann die Energie der einfallenden Röntgenstrahlung bzw. die Intensität bei verschiedenen Energien verändern. Aufgrund des Beschusses mit hochenergetischen Elektronen arbeitet die Röntgenröhre bei hohen Temperaturen, was eine forcierte Kühlung des Anodentargets erfordert.

Obwohl Röntgenröhren eine sehr geringe Energieeffizienz aufweisen, sind sie nach wie vor die praktischsten Geräte zur Erzeugung von Röntgenstrahlen und werden in Röntgengeräten weit verbreitet eingesetzt. Medizinische Anwendungen lassen sich derzeit hauptsächlich in diagnostische und therapeutische Röntgenröhren unterteilen.