6  Versuche mit Röntgenstrahlen

6.1  Lernziel

Der Versuch soll einen Einblick vermitteln in die Eigenschaften von Röntgenstrahlen und die daraus resultierenden Anwendungsmöglichkeiten. Insbesondere geht es darum, die Methoden und Probleme der Kristallstruktur-Analyse mit Röntgenstrahlen zu verstehen.

6.2  Lerninhalte

6.2.1  Erster Tag

1. Wirkung von Röntgenstrahlen und Gefahren für den Körper
2. Wesentliche Vorschriften der Strahlenschutzverordnung
3. Erzeugung und Manipulation von Röntgenstrahlen : Bündelung, Monochromatisierung
4. Spektrum einer Röntgenröhre : charakteristische Strahlung, Bremsstrahlung
5. Nachweis von Röntgenstrahlen: Film, Zählrohr, Szitillationszähler
6. Theorie der Absorption: Lambert - Beer, Moseley; Z⁴-Gesetz

6.2.2  Zweiter Tag

1. Aufbau von Festkörpern, insbesondere von Kristallen: Kristallsysteme, Bravais-Gitter, Kristallklassen, Raumgruppen, Millersche Indizes.
2. Struktur von Natriumchlorid und Kupfer
3. Beugung an Kristallen : reziprokes Gitter, Laue Gleichungen, Bragg Gleichung, Ewald Kugel, Indizierung von Reflexen.
4. Intensität von Röntgenreflexen: Atomformfaktor, Strukturfaktor, weitere Einflußgrößen
5. Wesentliche Verfahren der Röntgenstrukturanalyse: Debye- Scherrer, Drehkristallverfahren, Laueverfahren und die zugehörigen Ewald Konstruktionen.

6.3  Aufgaben

6.3.1  Erster Tag

1. Messung der Untergrundzählrate bei abgeschalteter Röntgenröhre mit und ohne Abdeckung.
2. Abhängigkeit der Zählrate von Stromstärke bzw. Spannung.
3. Eichung der Anordnung aus Vielkanalanalysator, x - y- Schreiber mit Hilfe eines Impuls-Generators bezüglich der Linearität und des Nullpunkts.
4. Energieeichung der x-Achse des Schreibers auf die Energie der γ-Quanten mit Hilfe von bekannten Linien.
5. Aufnahme des Spektrums der Röntgenröhre abhängig von Stromstärke und Spannung.
6. Aufnahme der Transmissions-Spektren von verschiedenen Filtern.

6.3.2  Zweiter Tag

1. Laue-Aufnahme eines NaCl Einkristalls
2. Drehkristallaufnahme eines NaCl Einkristalls
3. Debye-Scherrer Aufnahme eines NaCl - Pulvers
4. Aufnahme der Reflexe eines Kupferdrahtes.

6.4  Literatur

H. Kirschner

Einführung in die Röntgenfeinstrukturanalyse

Hellwege

Festkörperphysik

Ernst Bauer

Elektronenbeugung

E.W. Schpolsky

Atomphysik

Ch. Kittel

Einführung in die Festkörperphysik

R. Glocker

Materialprüfung mit Röntgenstrahlen

Guinier

X-Ray Diffraction

Max von Laue

Röntgenstrahlinterferenzen

Martin J. Buerger

Kristallographie

B.E. Warren

X-Ray Diffraction

K.H. Jost

Röntgenbeugung an Kristallen

International Tables for X-Ray Crystallography

B.K Vainshtein

Modern Crystallography I

Raaz

Röntgenkristallographie

Champeney

Fourier Transforms and their Physical Applications

Weißmantel, Hamann

Grundlagen der Festkörperphysik

6.5  Hinweise

Zum Versuch:

Vor Beginn des Versuchs müssen Sie an einer Strahlenschutzbelehrung teilnehmen. Diese Belehrung erfolgt vom zuständigen Strahlenschutzbeauftragten. Näheres erfahren Sie vom Versuchsbetreuer.