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Elektrod Elektrom Elektron

Elektron

Das Elektron ist ein extrem kleiner und extrem leichter Atombaustein, der negativ geladen ist. Vom Atomkern und seiner positiven Ladung angezogen kreisen Elektronen mit unterschiedlichem Abstand zum Kern in den Atomhüllen um diesen. Wenn Photonen, also bspw. Röntgenstrahlung auf Materie treffen, so treten sie in Wechselwirkung mit den Elektronen. Wird ein Elektron durch ein Röntgenphoton so energiereich, dass es die Atomhülle verlassen kann, so verliert das Atom einen negativen Ladungsträger und bleibt als Ion zurück – es wurde ionisiert und ist dem Fall einfach positiv geladen.

Im Übrigen sind Elektronen auch die Grundlage für elektrischen Strom. Je mehr Elektronen pro Zeiteinheit fließen, um so größer ist der elektrische Strom.

Elektronenschale

Zu jedem Atom gehören Elektronen, die den Atomkern umkreisen, wie die Erde die Sonne. Und so wie die Erde und die anderen Planeten unseres Sonnensystems sich auf einer jeweils vorgegebenen Umlaufbahn halten, – so dachte Bohr – fliegen auch die Elektronen auf Bahnen um den Kern. Tatsächlich halten sich die Elektronen nicht auf definierten Bahnen, sondern in Räumen auf, die mathematisch definiert werden können (Wahrscheinlichkeiten). In den Strahlenschutzschulungen wird zur Vereinfachung vom Bohrschen Atommodell von Bahnen bzw. von Schalen ausgegangen, auf bzw. in denen sich die Elektronen aufhalten. Je weiter eine Schale vom Atomkern entfernt ist, um so mehr Elektronen kann sie aufnehmen. Die Schalen sind von innen (nahe dem Atomkern) nach außen nach dem Alphabet benannt – begonnen mit der K-Schale. Da mit der Entfernung zum Atomkern andere Bindungskräfte zwischen Atomkern und Elektron herrschen, bestehen für die Elektronen der verschiedenen Atomschalen auch unterschiedliche Bindungs- bzw. Ionisationsenergien. Bei den äußeren Schalen ist die Bindungsenergie geringer, als bei den inneren Schalen. Zugleich: Springt ein Elektron von der äußeren Schale auf eine innere Schale, so wird Energie frei – weil das Elektron vom Kern stärker gehalten wird. Soll das Elektron dann aber aus der Schale entfernt werden, ist eine entsprechende (höhere) Ionisationsenergie erforderlich.

Elektronenvolt

Das Elektronenvolt – abgekürzt eV – ist eine Masseinheit für Energie von Elemenarteilchen.

Beim Röntgen wird mit dem Elektronenevolt die Bewegungsenergie (kinetische Energie) eines Elektrons in der Röntgenröhre definiert.

Elektronen bewegne sich in einer vakuumierten Röhre um so schneller von der Kathode zur Anode, je größer die Spannung ist, die zwischen Kathode und Anode angelegt wird. Beträgt die Spannung 1 Volt, dann weisen die Elektronen eine Energie von 1 eV auf. Mit dieser Energie treffen die Elektronen auf die Anode. Doprt wird die Energie der Elektronen auf das Anodenmaterial übertragen und es entsteht u.a. Röntgenstrahlung.

Da die Energie eines Röntgenphotonens von der Energie des ursprünglichen Elektrons abhängig ist und davon, wei viel Energie es abgibt, bietet es sich an, die Energie der Röntgenphotonen ebenfalls in eV bzw. – aufgrund der Größe – in keV (Kiloelektronenvolt) anzugeben.

1.000 eV = 1 keV

Die kinetische Energie des einzelnen Elektrons (in eV) darf nicht mit der Röhrenspannung (in V) verwechselt werden. Eine Röhrenspannung von 100 kV erzeugt wegen Spannungsschwankungen auch Elektronen jenseits von 100 keV und die erzeugten Photonen decken aufgrund ihrer Entstehung ein ganzes (Bremstrahlen)Spektrum von > 0 bis (hier) etwa 100 keV ab (siehe auch Bremsstrahlung).