Röntgenanalyse

Unter der Röntgenanalyse, oder der sogenannten Röntgenstrukturanalyse, wird die Strukturbestimmung eines kristallinen Stoffes im atomaren Bereich verstanden. Dies erfolgt anhand der Beugung von geeigneten Strahlungen am Kristallgitter. Als geeignete Strahlung wird eine monochromatische Röntgenstrahlung, die aus einer Röntgenröhre hergestellt werden kann, eingesetzt. Häufig verwendet man die Molybdän-K_α-Strahlung. Die Wellenlänge von 73,01 pm ist optimal für die Beugung an C-C-Bindungen geeignet. Die Beugung kann an einem Einkristall oder an einem kristallinen Pulver durchgeführt werden. Die Beugung an einem Einkristall ist jedoch geeigneter, da die Beugung an einem kristallinen Pulver ungenauere Ergebnisse liefert. Aus dem beobachteten Beugungsmuster der Röntgenstrahlung kann, mittels einer speziellen Computersoftware, die Kristallstruktur gefolgert werden. Aus diesem Beugungsmuster kann die Geometrie der Elementarzelle berechnet werden, was wiederum zu einer Anordnung der Atome innerhalb dieser Elementarzelle führt. Bei der Röntgenstrukturanalyse ist zu beachten, dass die Beugung der Strahlung an den Elektronen, den sogenannten Rumpf- und Bindungselektronen, erfolgt. Dies führt dazu, dass Elemente wie Wasserstoff nur schwer lokalisiert werden können. Die Lokalisierung dieser Elemente ist nur mithilfe von Neutronenbeugungsanalysen möglich, da Neutronen mit den Atomkernen in Wechselwirkung treten.

Röntgenstrahlen

Röntgenstrahlen sind elektromagnetische Wellen mit einer Photonenenergie zwischen 100 eV und einigen MeV und einer Wellenlänge zwischen 1 nm und 10^-3 nm. Die Röntgenstrahlung befindet sich folglich im elektromagnetischen Spektrum zwischen dem UV- und der Gammastrahlung. Entdeckt wurde die Röntgenstrahlung von Wilhelm Conrad Röntgen. Ein dabei häufig gebrauchter Begriff stellt X-Ray dar. Die Energiebereiche der Gamma- und der Röntgenstrahlung überschneiden sich in einem weiten Bereich. Eine Gemeinsamkeit beider Strahlungen ist die Tatsache, dass es sich bei beiden um eine elektromagnetische Strahlung gleicher Energie handelt. Sie sind somit äquivalent. Der Unterschied beider stellt die Herkunft dar. Im Gegensatz zu Gammastrahlen entstehen Röntgenstrahlen nicht durch Prozesse im Atomkern, sondern durch hochenergetische Elektronenprozesse.

Erzeugung der Röntgenstrahlung

Röntgenstrahlung wird in der Röntgenröhre erzeugt. Die Lage des Maximums ist hierbei von der Höhe der Betriebsspannung abhängig. Erzeugt werden die Röntgenstrahlen in der Röntgenröhre durch die starke Beschleunigung geladener Teilchen und durch hochenergetische Übergänge in den Elektronenhüllen von Atomen oder Molekülen. Beide Effekte werden in der Röntgenröhre ausgenutzt. In dieser werden Elektronen beschleunigt. Diese Elektronen treffen anschließend auf einen Metallblock, wodurch sie stark abgebremst werden und Elektronen aus den Schalen der Metallatome herausschlagen. Die dabei entstehenden Löcher werden durch andere Elektronen aufgefüllt, wobei Röntgenstrahlung mit einer elementspezifischen Energie entsteht, die sogenannte charakteristische X-Ray-Strahlung.

Literatur

• http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=R%C3%B6ntgenstrahlung&oldid=86983003 (Aufgerufen: 28.03.11).

• http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=R%C3%B6ntgenabsorptionsspektroskopie&oldid=82631152 (Abgerufen: 28.03.11).

• http://www1.tu-darmstadt.de/fb/ms/fg/sf/uebung/V_210108_d_sw.pdf (Abgerufen: 28.03.11).