Das Röntgenspektrum wird zum Hauptteil durch die Bremsstrahlung (80%) gebildet und zum geringen Anteil (20%) durch die charakteristische Strahlung. Die Kurve der Bremsstrahlung erstreckt sich über einen großen Bereich von Energien, die von der Röhrenspannung (kV) vorgegeben werden. Die charakteristische Strahlung überlagert das Bremsstrahlenspektrum als Linienspektrum mit spezifischen Energien („Spikes“).

Anders formuliert ist die Energie des freigesetzten Röntgenphotons abhängig von der Energie des eintreffenden Elektrons und damit von der Röhrenspannung (kV). Neben der Röhrenspannung ist die Energie eines Bremsstrahlungs-Photons auch abhängig davon, wie nah das Elektron am Atomkern des Anodenmaterials vorbeikommt. Je näher das eintreffende Elektron am Atomkern vorbeikommt, desto mehr Energie in Form eines [...]

Bei der charakteristischen Strahlung wechselwirkt das Elektron mit dem inneren Hüllenelektron, bei der Bremsstrahlung interagiert das Elektron mit dem gesamten Atom. Die erzeugten Röntgenphotonen haben spezifische und berechenbare Energien, daher der Begriff „charakteristisch“. Die Energie berechnet sich wie oben beschrieben aus der Differenz der Bindungsenergien der jeweiligen Elektronenschalen. Für die Bildgebung sind am wichtigsten die [...]

Daneben gibt es der Vollständigkeit halber noch eine vierte Wechselwirkung von Röntgenstrahlung mit Materie: die Paarbildung. Diese tritt erst bei sehr hohen Strahlenenergien (ab ca. 1000 MeV) auf und ist daher für die Röntgendiagnostik nicht relevant. Anwendung findet sie in der Strahlentherapie und PET-Bildgebung. Von den drei oben genannten Wechselwirkungseffekten spielen der Photoeffekt und der [...]

Die Wechselwirkungseffekte führen zu einer Schwächung der applizierten Röntgenstrahlung in der exponierten Materie. „Schwächung“ ist definiert als Reduktion der Intensität des Röntgenstrahls durch Absorption und Streuung in Materie. Je größer die Dicke, je höher die Dichte und je höher die Ordnungszahl des durchstrahlten Materials ist, desto stärker werden die Röntgenstrahlen abgeschwächt. Je höher die Energie [...]

Die kohärente Streuung hat keinen Einfluss auf die Dosis der Patient*innen oder der umstehenden Personen. Sie hat einen geringen Einfluss auf die Bildqualität mit geringer Reduzierung des Kontrasts. Die kohärente Streuung ist die unwahrscheinlichste aller Wechselwirkungen. Die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten ist am größten bei sehr niedrigeren Photonenenergien – wie bei der Mammographie.

Der Compton-Effekt ist hauptverantwortlich für die Streustrahlung und reduziert den Bildkontrast. Das Elektron, welches aus dem Atom herausgelöst wird, kann in Patient*innen Zellen und Gewebe schädigen (Stichwort freies Radikal). Die erfolgte Ionisation beim Compton-Effekt ist ein wesentlicher Unterscheidungspunkt gegenüber der kohärenten Streuung. Darüber hinaus erfolgt die Streuung der Photonenenergie beim Compton-Effekt in alle Richtungen; bei [...]

1. Der Photoeffekt ist hauptverantwortlich für die Patientendosis und den (guten) Bildkontrast. 2. Der Photoeffekt ist abhängig von der Ordnungszahl und der Strahlenenergie. Bei Materialien mit niedriger Ordnungszahl dominiert eine alternative Interaktion, die Bildung eines Auger Elektrons. Die Energie, die beim Auffüllen der inneren Schale durch ein außen gelegenes Hüllenelektron entsteht, wird nicht als charakteristisches Röntgenphoton [...]