Röntgenröhren haben einen niedrigen Wirkungsgrad – sie verlieren viel Energie als Wärme. Durch den Einsatz einer dünnen Anode kann der Wirkungsgrad erhöht werden.
Röntgenstrahlung für die medizinische Diagnostik birgt seit ihrer Entdeckung 1895 den Nachteil, dass ihr Wirkungsgrad in der Umsetzung von elektrischer in Röntgenenergie kleiner 1% ist. Die technische Entwicklung der Röntgenröhre war seit jeher auf die Minimierung der Verlustwärme ausgerichtet.
Das Ziel dieses Projektes war, mit Hilfe einer Monte-Carlo-Simulationssoftware die physikalischen Prozesse in einer Röntgenröhre zu analysieren und mit Hilfe dieses detaillierten Verständnisses die Leistungsfähigkeit
zu erhöhen. Dazu musste die Simulationssoftware vorher ausführlich validiert werden. Zu diesem Zweck wurden Simulationsergebnisse mit eigenen Messergebnissen als auch mit Ergebnissen aus der Literatur verglichen – die Übereinstimmung war sehr gut. Danach erst konnten die einzelnen Parameter untersucht werden, darunter der Einfallswinkel der Elektronen auf die Röntgenanode, die Primärenergie der Elektronen, verschiedene Schichtdicken als auch Schichtfolgen der Anode und Filtermaterialien. Für einige Parameter konnten geeignete Messungen durchgeführt werden. Mit den neuen Ergebnissen wurden die Vorhersagen der Simulation untermauert. Abschließend konnte anhand der Simulationen ein Potenzial für eine verbesserte Röntgenröhre aufgezeigt werden – dafür wurde eine dünne Anode verwendet. Dieses Ergebnis trägt deutlich zur Weiterentwicklung als auch zum Verständnis der Röntgentechnik bei.
