Was ist eine Röntgenröhre?

Röntgenröhren sind Vakuumdioden, die mit hohen Spannungen arbeiten.
Eine Röntgenröhre besteht aus zwei Elektroden, einer Anode und einer Kathode, die zum Beschuss des Targets mit Elektronen und zum Aussenden von Elektronen aus dem Glühfaden dienen. Beide Pole sind in Hochvakuumgehäusen aus Glas oder Keramik eingeschlossen.

Die Stromversorgung der Röntgenröhre besteht aus einer Niederspannungsquelle zum Heizen des Glühfadens und einem Hochspannungsgenerator zum Anlegen einer Hochspannung an die beiden Pole. Wenn ein Wolframdraht genügend Strom durchlässt, um eine Elektronenwolke zu erzeugen, und zwischen Anode und Kathode eine ausreichende Spannung (im Kilovoltbereich) angelegt wird, wird die Elektronenwolke zur Anode gezogen. Dabei treffen die Elektronen mit hoher Energie und Geschwindigkeit auf das Wolframtarget. Die schnellen Elektronen erreichen die Targetoberfläche und werden dort schlagartig blockiert. Ein kleiner Teil ihrer kinetischen Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt und in Form von Röntgenstrahlen freigesetzt. Die so erzeugte Strahlung wird Bremsstrahlung genannt.

Durch Ändern des Glühfadenstroms können sich die Temperatur des Glühfadens und die Menge der emittierten Elektronen ändern, wodurch sich der Röhrenstrom und die Intensität der Röntgenstrahlen verändern. Durch Ändern des Anregungspotentials der Röntgenröhre oder Auswählen eines anderen Targets können sich die Energie der einfallenden Röntgenstrahlung oder die Intensität bei unterschiedlichen Energien ändern. Durch den Beschuss mit hochenergetischen Elektronen arbeitet die Röntgenröhre bei hohen Temperaturen, was eine Zwangskühlung des Anodentargets erfordert.

Obwohl die Energieeffizienz von Röntgenröhren zur Erzeugung von Röntgenstrahlen sehr gering ist, sind Röntgenröhren derzeit noch die praktischsten Röntgenstrahlerzeugungsgeräte und werden häufig in Röntgeninstrumenten eingesetzt. Derzeit werden medizinische Anwendungen hauptsächlich in diagnostische und therapeutische Röntgenröhren unterteilt.