Bremsstrahlung

Brẹms|strah|lung 〈f. 20; Phys.〉 die beim Auftreffen geladener Elementarteilchen auf Materie entstehende elektromagnetische Strahlung, z. B. Röntgen-, Gammastrahlung; Ggs Eigenstrahlung

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Brẹms|strah|lung: beim Beschleunigen oder (häufiger) beim Abbremsen geladener Teilchen (z. B. beim Auftreffen auf ein Metall-Target) entstehende elektromagnetische Kontinuumstrahlung, z. B. Röntgenstrahlung.

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I

Bremsstrahlung,

 

hochfrequente elektromagnetische Strahlung, die bei der Abbremsung und Ablenkung von schnellen geladenen Teilchen in den elektrischen Kraftfeldern anderer geladener Teilchen (äußere Bremsstrahlung; z. B. in Hochtemperaturplasmen) oder bei ihrer magnetischen Ablenkung in starken Magnetfeldern (magnetische Bremsstrahlung) ausgesendet wird, z. B. als Synchrotronstrahlung in Elektronensynchrotrons. Die Abstrahlung elektromagnetischer Wellen ist nach der klassischen Elektrodynamik die Folge der Beschleunigung einer Ladung, nach der Quantentheorie die Folge eines mit der Emission eines Photons verbundenen Überganges zwischen zwei Zuständen im Kontinuum des energiereichen Teilchens. Da Übergänge zwischen allen Kontinuumszuständen möglich sind (anschaulich bedeutet dies, dass alle Beträge der Ablenkung vorkommen können), ist das Energiespektrum der Bremsstrahlung (Bremsspektrum) kontinuierlich, wobei Photonen mit niedriger Energie (weiche Bremsstrahlung) bei weitem überwiegen. Die Intensität der Bremsstrahlung ist dem Produkt der Quadrate der Ladungen von einfallendem und ablenkendem Teilchen direkt und dem Quadrat der Masse der einfallenden Teilchen umgekehrt proportional. Wegen dieser starken Massenabhängigkeit ist praktisch nur die Elektronenbremsstrahlung von Bedeutung, die bei der Abbremsung schneller Elektronen im Coulomb-Feld von Atomkernen entsteht. Sie ist der kontinuierliche Anteil im Röntgenspektrum, das beim Auftreffen der Kathodenstrahlelektronen auf die Antikathode einer Röntgenröhre emittiert wird. Als solche wurde die Bremsstrahlung 1895 von W. C. Röntgen entdeckt. Das zugehörige Bremsspektrum hat eine kurzwellige Grenze, an der es scharf abbricht: Da die Energie der emittierten Photonen der Teilchenenergie entstammt, ist die maximale Photonenenergie (Endenergie) gleich der durch die Röhrenspannung festgelegten maximalen kinetischen Energie der einfallenden Teilchen (Duane-Hunt-Gesetz). Wegen der quadratischen Abhängigkeit der Bremsstrahlungsausbeute von der Ordnungszahl Z des Materials der Antikathode wird diese meist aus hochhitzebeständigem Wolfram (Z = 74) gefertigt.

 

Bremsstrahlung entsteht ferner als Sekundärstrahlung im Target eines Elektronenbeschleunigers (Betatron, Mikrotron, Elektronensynchrotron). Von einer inneren Bremsstrahlung spricht man, wenn (in seltenen Fällen) beim Betazerfall ein Gammaquant aus dem Atomkern ausgesandt wird. Diese Quantenemission ist die Folge der Wechselwirkung des emittierten oder absorbierten Elektrons mit dem Kern; man kann sie sich auch als durch die plötzliche Änderung des elektromagnetischen Feldes im Kern verursacht denken. Das Spektrum der inneren Bremsstrahlung ist ebenfalls kontinuierlich: Die Energie des emittierten Gammaquants entstammt der Betazerfallsenergie und geht den übrigen im Zerfall emittierten Teilchen verloren. - Magnet. Bremsstrahlung im Frequenzbereich der Radiowellen bis hinauf zur Röntgenstrahlung entsteht bei der Bewegung von Elektronen in stellaren und interstellaren Magnetfeldern. Aus der Polarisation dieser Bremsstrahlung kann man auf die Richtung der kosmischen Magnetfelder schließen.

II

Bremsstrahlung,

 

Form der Röntgenstrahlung, wie sie in einer Bildröhre entsteht.