Absorption ist der wesentliche Effekt in Röntgenoptiken wie Abschirmungen, Fenstern, Filtern und strahlbegrenzenden Spaltblenden.

 

Abschirmungen

Abschirmungen sollen so stark wie möglich absorbieren, um so die abgeschirmten Bereiche vor Strahlung zu schützen. Am häufigsten werden Menschen und die Umwelt geschützt, sowie Messgeräte vor Störungen durch Hintergrundstrahlung. So empfiehlt die internationale Strahlenschutzkommission International Commission on Radiological Protection (ICRP) z. B. für beruflich strahlenexponierte Personen einen Dosisgrenzwert von 20 mSv/Jahr im Mittel über vorher definierte Perioden von fünf Jahren vor (basierend auf der ICRP 60). Die Effektivität einer Abschirmung hängt von zwei Größen ab: ihrer Dicke und ihrem Absorptionskoeffizienten für die auftreffende Röntgenstrahlung. Folglich bestehen Abschirmungen aus schweren Materialien, die Elemente mit hohen Ordnungszahlen wie Blei oder Gold enthalten. Preiswerte Abschirmungen bestehen aus dicken Stahlwänden. In Gebäuden wird Schwerbeton für Abschirmwände eingesetzt. 

Häufig muss die Form oder Position einer Abschirmung verändert werden. In solchen Fällen verwendet man stapelbare Absorberelemente geeigneter Geometrie (Abb. 1). Die Absorberelemente sind so geformt, dass das die Strahlung unabhängig von ihrer Auftreffrichtung absorbiert wird. Durchgehende Spalte darf es nicht geben.

 

Skizze einer Betonabschirmung mit Person   Stacked plumb tiles as X-ray shielding

Abb. 1: Stapelbare Absorberelemente: Betonblöcke in einer Synchrotron-Abschirmwand (links) und gestapelte 10 cm-Bleiziegel (rechts)

 

Fenster

Die meisten technischen Röntgenquellen erzeugen das Röntgenlicht in einer Vakuumröhre: die Röntgenstrahlen müssen also ein Fenster passieren, um die Röhre zu verlassen. Die spektrale Zusammensetzung und die Strahlintensität werden abhängig von den Eigenschaften des Fensters beeinflusst. Typische Fenster sind aus Glas (Röntgenröhren), 0,5 mm starken Beryllium-Folien, Kapton-, Diamant- oder Aluminium-Folien (z. B. an Synchrotronen).

 

Filter

Filter für Röntgenlichtwerden eingesetz, um das Spektrum des Röntgenlichts gezielt zu beeinflussen. Zum Beispiel:

- In medizinischen Anwendungen muss besonders schädigende weiche Röntgenstrahlung herausgefiltert werden.

- Im LIGA-Verfahren muss das Röntgenspektrum an die Dicke des zu bestrahlenden Resists angepasst werden. Die in der Tiefe des Resists abgelagerte Röntgendosis steigt, wenn die Strahlungsspektrum überwiegend harte, also höherenergetische, Röntgenstrahlung enthält. Weichere Röntgenstrahlung wird schon an der Resistoberfläche absorbiert. Im günstigsten Fall ist die im Resist abgelagerte Dosis über der Resistdicke konstant. Das Röntgenspektrum muss daher über Filter möglichst optimal an die Eigenschaften der LIGA-Absorbermaske und an Resisttyp und -dicke angepasst werden.

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