## 6.5 De röntgenbuis

Het opwekken van röntgenstraling gebeurt in een röntgenbuis.

In de figuur hieronder zie je de röntgenbuis.
In een vacuümbuis zit de kathode (hier de negatieve plaat) waar elektronen worden vrijgemaakt. Tussen de kathode en de anode (hier de positieve plaat) worden de elektronen versneld, zodat ze een enorme kinetische energie krijgen.

De spanning tussen anode en kathode is circa 100 kV. De elektronen hebben bij de anode dus een kinetische energie van 100 keV en ongeveer de helft van de lichtsnelheid.

De anode bestaat uit een ronddraaiende schijf van bijvoorbeeld wolfraam. Als de elektronen in de anode doordringen, zullen de meeste botsen tegen elektronen van de wolfraamatomen. Door dit soort botsingen krijgen de elektronen in de anode en ook de wolfraamatomen steeds meer kinetische energie en stijgt de temperatuur. Om te voorkomen dat de anode gaat smelten, wordt die rondgedraaid (dan wordt niet steeds hetzelfde stuk van de anode door elektronen getroffen) en gekoeld. Het oliebad om de röntgenbuis is ook voor de koeling bedoeld.

Slechts een klein gedeelte van de binnendringende elektronen komt vlak in de buurt van één van de atoomkernen van de anode. Die elektronen veroorzaken de röntgenstraling.

De röntgenstraling kan door een venster naar buiten komen. In dat venster zit meestal een filter om de zachte röntgenstraling eruit te filteren. De röntgenbuis is omgeven door een loden kast om te verhinderen dat de straling in alle richtingen het röntgenapparaat verlaat.
Een röntgenbuis is niet goedkoop: hij kost tussen de 10.000 en 20.000 euro en gaat bij intensief gebruik 6 tot 8 maanden mee.

Opgave 44)

In een röntgenbuis worden elektronen versneld van de kathode naar de anode.
De spanning tussen de anode en de kathode is 120 kV. Neem aan dat de elektronen bij de kathode een te verwaarlozen snelheid hebben.

a. Bereken de snelheid waarmee de elektronen de anode treffen.

b. Bereken de golflengte van het röntgenfoton als alle energie van het elektron in stralingsenergie wordt omgezet. Als je niet (meer) weet hoe dit moet zoek dan op internet op watde wet van Planck is.

De spanningsbron levert aan de röntgenbuis een vermogen van 10,0 kW. Het vermogen dat nodig is om de kathode te verhitten is te verwaarlozen.

c. Bereken hoeveel elektronen per seconde van kathode naar anode gaan.

Het rendement van de röntgenbuis is slechts 1,0 %, dat wil zeggen dat van het elektrisch vermogen slechts 1,0 % in de röntgenstraling gaat zitten - de rest wordt warmte. De anode moet dan ook gekoeld worden. Dit gebeurt met koelwater dat met een temperatuur van 20 °C de buis binnenkomt en er met 80 °C weer uit komt.

d. Bereken hoeveel koelwater er per seconde door de anode moet stromen.