Was ist eine Röntgenröhre?

Röntgenröhren sind Vakuumdioden, die mit hoher Spannung arbeiten.
Eine Röntgenröhre besteht aus zwei Elektroden, einer Anode und einer Kathode. Diese dienen dazu, das Target mit Elektronen zu beschießen und den Glühfaden mit Elektronen zu bestrahlen. Beide Pole sind in Hochvakuum-Gehäusen aus Glas oder Keramik eingeschlossen.

Die Stromversorgung der Röntgenröhre besteht aus mindestens einem Niederspannungsnetzteil 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 hoher Geschwindigkeit auf das Wolframtarget. Die schnellen Elektronen erreichen die Targetoberfläche und werden in ihrer Bewegung 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 Änderung des Glühfadenstroms können sich die Glühfadentemperatur und die Menge der emittierten Elektronen ändern, wodurch sich der Röhrenstrom und die Intensität der Röntgenstrahlen verändern. Eine Änderung des Anregungspotentials der Röntgenröhre oder die Wahl eines anderen Targets kann die Energie der einfallenden Röntgenstrahlung oder die Intensität bei unterschiedlichen Energien verändern. 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 immer noch die praktischsten Röntgenerzeugungsgeräte und werden häufig in Röntgeninstrumenten eingesetzt. Derzeit werden medizinische Anwendungen hauptsächlich in diagnostische und therapeutische Röntgenröhren unterteilt.