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Beobachtungen:

Beschleunigte und abgebremste Ladungen


Ändert ein Teilchen mit Ladung seinen Bewegungszustand, d.h. Veränderung von Geschwindigkeit oder Richtung der Bewegung, so tritt eine elektromagnetische Strahlung auf.


Änderung der Geschwindigkeit:
Bei vielen technischen Anwendungen (Beleuchtungskörpern, Halbleiterelektronik) kommt es zur Beschleunigung oder Abbremsung von Elektronen oder ionisierten Gasen mit vergleichsweise geringen Energiedifferenzen. Die Spannungsdifferenz beträgt einige Volt bis einige Hundert Volt.
Bei Röhrenfernsehern oder Röntgenanlagen im medizinischen Bereich sind die Beschleunigungsspannungen etwa 20 kVolt.
In großtechnischen Forschungseinrichtungen arbeitet man mit 1 MVolt und höher.
Bei der Kernspaltung treten sehr viel größere Energien auf, die auch zu starken Beschleunigungen von geladenen Elemetarteilchen führen.

Änderung der Richtung:
Energiesparlampen mit gewendeltem Entladungsrohr,
Forschungsgeräte:    Fadenstrahlrohr, Cyclotronbeschleuniger, Synchrotronbeschleuniger, Undulator
Kernspaltung, Teilchen: alpha-, beta-, gamma-Strahlung


Bei Spannungen unterhalb von 1000 Volt sind bisher keine Beschleunigungs- oder Bremsstrahlungen mit Meßgeräten nachgewiesen worden.

Es wäre aber denkbar, daß auch die bei einigen Volt abgebremste Ladungsträger in einer Halbleiterdiode oder LED eine Art Strahlung aussenden.
Das wären dann
"die kleinen Brüder der Röntgenstrahlung".

s.a. /Gebbensleben 2010/    /Kernbach (1) 2013/

Bedingt durch die Miniaturisierung bei Festkörper-Halbleitern und deren perfektem kristallinen Aufbau entsteht eine nahezu punktförmige Quelle für die Strahlung. Dies kann zu höheren Strahlungsdichten und möglicherweise auch zu Kohärenzen führen.


Bei organischen Materialien für LEDs (OLED) könnte die "Bremsstrahlung" eine andere Qualität haben.

OLED-Fernseher gibt es schon auf dem Markt. Sie erzeugen sehr viel weniger spürbare Belastung als Halbleiter-LED-Bildschirme.


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Abb. 01:  Abgebremste Ladungen mit hoher Energie (20 000 eV) erzeugen Strahlung.
Eine nicht abgeschirmte Röntgenröhre hängt an einem Gestell und belichtet den Film, der unter dem Oberschenkel der Person liegt. Auch der Arzt setzt sich ungeschützt der Röntgenstrahlung aus.
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Abb. 01a:
Auch bei niedrigen Spannungen (500 V, 3 V oder 1 V) kommt eine unsichtbare "Strahlung" heraus. Bei der Gasentladungsröhre (r.o.) zeigen die beiden gelben Linien die Begrenzung dieser "Strahlung". (FB)




"Bremsstrahlung ist die elektromagnetische Strahlung, die entsteht, wenn ein geladenes Teilchen, zum Beispiel ein Elektron, beschleunigt wird. Jede Geschwindigkeitsänderung eines geladenen Teilchens erzeugt Strahlung. Von Bremsstrahlung im engeren Sinne spricht man, wenn Teilchen in Materie gebremst werden."
https://de.wikipedia.org/wiki/Bremsstrahlung
"Bremsstrahlung (German pronunciation: [ˈbʁɛmsˌʃtʁaːlʊŋ] ( listen), from bremsen "to brake" and Strahlung "radiation", i.e. "braking radiation" or "deceleration radiation") is electromagnetic radiation produced by the deceleration of a charged particle when deflected by another charged particle, typically an electron by an atomic nucleus. The moving particle loses kinetic energy, which is converted into a photon, thus satisfying the law of conservation of energy. The term is also used to refer to the process of producing the radiation. Bremsstrahlung has a continuous spectrum, which becomes more intense and whose peak intensity shifts toward higher frequencies as the change of the energy of the accelerated particles increases.
Strictly speaking, braking radiation is any radiation due to the acceleration of a charged particle, which includes synchrotron radiation, cyclotron radiation, and the emission of electrons and positrons during beta decay. However, the term is frequently used in the more narrow sense of radiation from electrons (from whatever source) slowing in matter.
Bremsstrahlung emitted from plasma is sometimes referred to as free/free radiation. This refers to the fact that the radiation in this case is created by charged particles that are free, i.e. not part of an ion, atom or molecule, both before and after the deflection (acceleration) that caused the emission." 
https://en.wikipedia.org/wiki/Bremsstrahlung

Röntgenstrahlung
X-radiation (composed of X-rays) is a form of electromagnetic radiation. Most X-rays have a wavelength ranging from 0.01 to 10 nanometers, corresponding to frequencies in the range 30 petahertz to 30 exahertz (3×1016 Hz to 3×1019 Hz) and energies in the range 100 eV to 100 keV. X-ray wavelengths are shorter than those of UV rays and typically longer than those of gamma rays. In many languages, X-radiation is referred to with terms meaning Röntgen radiation, after Wilhelm Röntgen,[1] who is usually credited as its discoverer, and who had named it X-radiation to signify an unknown type of radiation.[2]  https://en.wikipedia.org/wiki/X-ray

Cyclotronstrahlung
Cyclotron radiation is electromagnetic radiation emitted by moving charged particles deflected by a magnetic field. The Lorentz force on the particles acts perpendicular to both the magnetic field lines and the particles' motion through them, creating an acceleration of charged particles that causes them to emit radiation as a result of the acceleration they undergo as they spiral around the lines of the magnetic field. https://en.wikipedia.org/wiki/Cyclotron_radiation

Synchrotronstrahlung
"The electromagnetic radiation emitted when charged particles are accelerated radially (\mathbf{a}\perp \mathbf{v})  is called synchrotron radiation. It is produced, for example, in synchrotrons using bending magnets, undulators and/or wigglers. It is similar to cyclotron radiation except that synchrotron radiation is generated by the acceleration of ultrarelativistic charged particles through magnetic fields. Synchrotron radiation may be achieved artificially in synchrotrons or storage rings, or naturally by fast electrons moving through magnetic fields. The radiation produced in this way has a characteristic polarization and the frequencies generated can range over the entire electromagnetic spectrum."   https://en.wikipedia.org/wiki/Synchrotron_radiation


Anwendungen bei unterschiedlicher Bremsspannung.

Halbleiterdioden

Gasentladungen

gebogener Elektronenstrahl

Röntgenröhren

Beschleuniger


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Abb. 02: Gleichrichterdiode. Spannungsabfall am pn-Übergang im Betrieb ca. 1 Volt
s.a. /Gebbensleben 2010/  hyperschall.htm    (FB)
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Abb. 03: Verschiedene LEDs. Im Betrieb gibt es einen Spannungsabfall von rund 3 Volt. (FB)
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Abb. 04: blaue Leds, Spannungsabfall im Betrieb ca. 3 Volt. (FB)
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Abb. 05: Gasentladungsrohr, schwach evakuiert. Zwischen den beiden Ringelektroden liegt eine Spannung von rund 600 V. Es gibt eine Entladung mit scheibenförmig erleuchteten Bereichen.
gasentladung.htm   (FB)
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Abb. 06: Gasentladungsrohr. An beiden Enden des Rohres gibt es einen kegelförmigen Bereich, in dem spürbar etwas herauskommt. (FB)
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Abb. 07: Spektrallampe, mit Neon gefüllt. Spannungsabfall ca. 400 Volt (FB)
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Abb. 08: Leuchtstofflampe, nur im rechten Teil ist der Leuchtstoff auf das Glas aufgebracht. Es brennt eine Entladung (Plasma) mit UV-Lichtanteil. (FB)
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Abb. 09: Leuchtstäbe, Kaltkathodenlampen, Hintergrundbeleuchtung für LCD-Bildschirme, Brennspannung ca. 500 Volt (FB)
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Abb. 10: Energiesparlampen unterschiedlicher Bauart. Die Röhren sind teilweise gebogen. Die Ladungen werden bei den Bögen beschleunigt, weil sie dort ihre Richtung ändern müssen. (FB)
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Abb. 11: Energiesparlampe mit gewendelter Röhre. Die Ladungen bewegen sich auf kreisförmigen Bahnen (Kreisförmige Beschleunigung) und erfahren bei den beiden Richtungswechseln im vorderen Bereich eine erhöhte Beschleunigung. (FB)
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Abb. 12: Fadenstrahlrohr: Ein Elektronenstrahl kommt aus einer Glühkathode, wird mit etwa 250 V beschleunigt und verläßt den Aufbau durch eine kleine Öffnung. Die spezielle Gasfüllung in dem Glaskolben macht den Strahl sichtbar (FB)
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Abb. 13: Fadenstrahlrohr: Legt man ein statisches Magnetfeld an, so laufen die Elektronen auf Kreisbahnen, wenn Strahlachse und Achse des Feldes exakt senkrecht zueinander stehen. Sind sie etwas verkippt zueinander, gibt es eine Spiralbahn. (FB)
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Abb. 14: Oszillograph. Ein Elektronenstrahl wird beschleunigt, trifft auf einen Leuchtschirm auf und wird dabei abgebremst. Bei feststehendem Strahl ist in Strahlachse noch in vielen Metern Entfernung vor und hinter dem Gerät etwas zu spüren.
Auch bei älteren schwarz-weiß Fersehern, die noch keine Lochmaske aus Metall vor dem Leuchtschirm haben, dürften die gleichen Effekte auftreten.  (FB)
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Abb. 15: Farbfernseher. Die Elektronenstrahlen von drei Röhren treffen auf eine Lochmaske aus Metall. Dabei entstehen Röntgenstrahlen, die von der speziell konstruierte Frontscheibe zurückgehalten werden. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/1/1c/Farbbildschirm.PNG
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Abb. 16: Geißler-Röhren, Glasrohr mit verdünnten Gasen und Hochspannung
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/af/Geissler_tubes.jpg/1200px-Geissler_tubes.jpg
crookes-tube_g.jpg
Abb.16a: Crookes Röhre  https://en.wikipedia.org/wiki/Crookes_tube
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Abb. 17: Experiment zum Studium der ionisierenden Wirkung der Röntgenstrahlen,
von links: Funkeninduktor, Crookes- Entladungsrohr, Elektrometer, Amperemeter, Fernrohr zur Beobachtung des Elektrometers,  (Brachner S. 85)
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Abb. 18: Röntgens Versuchsanordnung zur Prüfung der Durchlässigkeit verschiedener Stoffe
links: Elektrometer, mitte: Röntgenröhre, rechts: Funkeninduktor (/Brachner 1995/, S. 39)
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Abb. 19: Röntgenröhre. Von rechts kommen die Elektronen, werden nach links  beschleunigt und treffen auf die schräggestellte Anode auf. Dabei entsteht Röntgenstrahlung.
Weitere Informationen zu den Anschlüssen, Regenerierung, harte, weiche Röhren  .... roentgen.htm
 (FB)
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Abb. 20: Röntgenröhre. Von rechts (k) kommen die Elektronen, werden nach links beschleunigt und treffen auf die schräggestellte Anode (ak) auf. Dabei entsteht Röntgenstrahlung. (Meyers Lexikon 1929)
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Abb. 21: Aufnahme des Unterschenkels (1905) mit einer transportablen Röntgeneinrichtung.
Strahlenschutz gibt es nicht.  (/Brachner 1995/, S. 70)
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Abb. 22: Ausbildung von Röntgenassistenten im Röntgenlabor des Lette-Vereins.
Die linke Person steht mit ihrem Rücken vor einer Röntgenröhre. Die anderen Personen betrachten das Bild des Brustkorbs auf einem Leuchtschirm. Strahlenschutz gibt es nicht.
(/Brachner 1995/, S. 84)
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Abb. 23: Festkörperphysik mit Röntgenstrahlung, links die Röntgenröhre, rechts ein Goniometer (Probenhalter mit Winkelverstellung in mehreren Achsen) mit der zu untersuchenden Probe.
Versuchsanordnung zur Röntgenbeugung von W.Friedrich, P.Knipping und Max von Laue, 1912, Deutsches Museum (FB)
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Abb. 23a: Röntgenversuche mit einer Crookes Röhre.
rechts oben: Betrachtung der Hand mit einem Leuchtschirm
unten: Belichtung eines Films mit dem Bild der Hand

"Taking an X-ray image with early Crookes tube apparatus, late 1800s. The Crookes tube is visible in center. The standing man is viewing his hand with a fluoroscope screen. No precautions against radiation exposure are taken; its hazards were not known at the time."
https://en.wikipedia.org/wiki/X-ray

https://en.wikipedia.org/wiki/X-ray#/media/File:Crookes_tube_xray_experiment.jpg
syncrotron.png
Abb. 24: Ein Elektronenstrahl verläuft in einem homogenen Feld. Feld und Strahlachse stehen senkrecht aufeinander. Die Ladungen behalten ihre Geschwindigkeit bei, aber die Bewegungsrichtung ändert sich.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/58/Syncrotron.png
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Abb. 25: Undulator: Ein Elektronenstrahl geht durch eine Barriere mit wechselnden Magnetfeldern. Dabei entstehen Bahnen mit kreisförmigen Abschnitten. Dort ändert sich die Bewegungsrichtung mehrmals (Beschleunigung). Dabei bildet sich eine Strahlung.  https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9f/Undulator.png
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Abb. 26: Linearbeschleuniger. Ein elektrisches Wechselfeld und Beschleunigungsstrecken mit zunehmender Länge sorgen dafür, daß die geladenen Teilchen auf ihrem Weg eine größere Geschwindigkeit bekommen.
Die beiden Zustände (obere und untere Bildhälfte) wechseln sich zeitlich nacheinander ab.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/25/Lineaer_accelerator_en.svg


Funkantennen, Dipol

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Abb. 27: Kleiner Dipol aus zwei Messingdrähten, der zugehörige Sender liefert Frequenzen im Kilohertz-Bereich. Während die Magnetfelder der beiden Zuleitungen entgegengesetzt sind und sich "auslöschen", strahlen jeder der beiden Drähte abwechselnd ein elektrisches und ein magnetisches Feld ab. Die Ladungen werden im Draht periodisch beschleunigt und abgebremst.
(FB)
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Abb. 28: Große Dipolantennen im Megahertz-Bereich (FB)

aus
kuehlwasser-sechs.htm
In Kronshagen bei Kiel gibt es einen Sender (191 m), der seit 1949 auf Mittelwelle und Ultrakurzwelle abstrahlt.
Daneben steht ein etwas kleinerer Mast (104 m) mit UKW und TV-Antennen. In geringer Entfernung gibt es noch einen Mobilfunkmast.
http://de.wikipedia.org/wiki/Sender_Kiel

In einzelnen Frequenzbereichen werden jeweils bis zu rund 15 kW abgestrahlt. (FB)



Beschleunigte Ladungen bei Windkraftanlagen

Die Rotorblätter sind überwiegend aus nichtleitendem Kunststoff. Für den Blitzschutz sind Metallbänder oder Metallstreifen eingearbeitet. Durch die Reibung mit der Luft kann es Reibungselektrizität geben, die zu unterschiedlicher Ladungsverteilung auf den Flügeln kommt. Wegen der Kreisbewegung gibt es eine ständige Radialbeschleunigung. 

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Abb. 29: Der Rotor dieser Windkraftanlage hat einen Durchmesser von 112 Metern - eine der ersten Anlagen dieses Typs (FB)
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Abb. 30: Nach Absturz eines Rotorblattes kann man einige Details der Konstruktion erkennen:
Glasfaserverstärkter Kunststoff, Holz und in zwei Streifen verlegte Blitzableiter. (FB)
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Abb. 31: Aluminiumstreifen als Blitzschutz (FB)




Beschleunigte Ladungen bei Kernreaktionen


Das Kerkraftwerk Krümmel an der Elbe wird zurückgebaut. Radioaktive Strahlung sollte es nicht geben, dennoch findet man spürbare Strukturen, die sowohl vom Reaktorblock als auch vom Zwischenlager ausgehen.
Da bei der Kernspaltung auch große Kräfte entstehen, dürften die Ladungen in den Atomen Beschleunigungen ausgesetzt sein.

Sind die bei der Spaltung entstehenden
Antineutrinos als Folgeprodukte von Beschleunigungen anzusehen?

Antineutrinos sind nur sehr schwer nachzuweisen.

kruemmel.htm

imp_1944_g.jpg
Abb. 32: Das Zwischenlager östlich vom Reaktorblock (FB)
imp_1946_g.jpg
Abb. 33: Das große Foto gibt einen Eindruck vom Innenleben des Reaktorgebäudes. (FB)
kruemmel-005_g.jpg
Abb. 34: schematisch: Beim Gehen entlang der Elbuferstrasse gibt es mehrere Gruppen von spürbaren Streifen, die aus zwei unterschiedlichen Richtungen kommen, aus dem Reaktorblock (gelb) und aus dem Zwischenlager (türkis). Die Entfernung bis zur Straße (schwarze Linie) beträgt etwa 100 Meter (FB)


Beobachtungen Mai 2012
Das Kraftwerk ist dauerhaft vom Netz, es wird zurückgebaut.

Obwohl der Reaktor nicht mehr im Betrieb ist, waren beim Gehen entlang der Elbuferstraße einige mehrere Meter breite spürbare Streifen wahrzunehmen, die in mehreren Gruppen auftraten. (Abb. 19)
Ein Teil der Streifen war so ausgerichtet, daß er zum Reaktorblock und der andere Teil in Richtung auf das Zwischenlager zeigte.

Offensichtlich kommen von den Zerfallsreaktionen in den nicht mehr aktiven, abklingenden Brennelementen weiterhin Teilchen heraus, deren Wirkung man noch in hundert Meter Entfernung spüren kann.
Ist das die Strahlung, die noch bis zum anderen Elbufer reicht und dort die Ursache für die erhöhte Erkrankungsrate von Leukämie bei Kindern darstellt?

Erhöhte Radioaktivität in 300 Metern Entfernung hat man nicht gemessen.
Es gibt aber noch andere Zerfallsprodukte, z.B. die Antineutrinos beim beta(-)  Zerfall.   http://de.wikipedia.org/wiki/Neutrino
Möglicherweise sind die Antineutrinos spürbar.


Antineutrinos

Demtröder Band IV Seite 48                                 /Demtröder 2005/
Als dann das Neutron 1932 von Chadwick als Baustein der Atomkerne mit einer Masse mn ≈ mp entdeckt wurde, war schnell klar, dass es sich beim β-Zerfall um ein anderes neutrales Teilchen handeln musste, dessen Masse wesentlich kleiner, sogar kleiner als die des Elektrons ist, weil sonst nicht die maximale Energie E(β) ≈ Emax im β-Energiespektrum auftreten kann.
Deshalb wurde das hypothetische Teilchen Neutrino ν (kleines Neutron) genannt. Aus Symmetriegründen muss es dann, wie bei allen Elementarteilchen auch ein entsprechendes Antiteilchen, das Antineutrino ¯ν geben
Demtröder Band IV Seite 163
Insgesamt werden daher 201MeV Energie frei, von denen die unbeobachtbare Antineutrinoenergie entweicht.
Demtröder Band IV Seite 174
Ursprünglich nahm man an, dass es nur eine einzige Sorte von Neutrinos ν mit ihren Antiteilchen ¯νgibt. Es stellte
sich dann aber heraus, dass es drei verschiedene Neutrinoarten mit jeweils einem Antineutrino gibt:
Das
Elektron-Neutrino νe,¯ν e, das Myon-Neutrino νμ, ¯νμ und das τ-Neutrino ντ ,¯ντ
Demtröder Band IV Seite 199
Solche Teilchen werden linkshändig genannt. Alle Antineutrinos haben dagegen positive Helizität, sie sind rechtshändig.





Literatur:  b-literatur.htm

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