Compton-Effekt

Beim Compton-Effekt stößt ein Photon mit einem Elektron zusammen. Ein Teil der Energie des Photons wird auf das Elektron übertragen, das als Compton-Elektron aus dem Atom herausgelöst wird. Das Photon verliert dabei einen Teil seiner Energie und wird als Compton-Photon unter einem bestimmten Winkel weiter gestreut. Die Energieübertragung hängt vom Streuwinkel des Photons ab. Mit zunehmendem Streuwinkel nimmt die Energie des gestreuten Photons ab und die Energie des Elektrons zu. Der Compton-Effekt lässt sich auch als Änderung der Wellenlänge des Photons beschreiben:

$${\displaystyle \Delta \lambda =\lambda '-\lambda ={\frac {h}{m_{e}c}}(1-\cos \theta )}$$

mit:

• ${\displaystyle \lambda }$ = Wellenlänge des einfallenden Photons
• ${\displaystyle \lambda '}$ = Wellenlänge des gestreuten Photons
• ${\displaystyle \theta }$ = Streuwinkel
• ${\displaystyle h}$ = Planck-Konstante
• ${\displaystyle m_{e}}$ = Elektronenmasse
• ${\displaystyle c}$ = Lichtgeschwindigkeit

Der Compton-Effekt tritt bevorzugt bei mittleren bis höheren Photonenergien auf. Seine Wahrscheinlichkeit hängt hauptsächlich von der Elektronendichte des Materials ab und ist daher im Gegensatz zum Photoeffekt weitgehend unabhängig von der Ordnungszahl. Das erklärt, warum der Compton-Effekt kaum Bildkontrast erzeugt.

Im diagnostischen Energiebereich der radiologischen Bildgebung (≈ 30–150 keV) dominieren Photoeffekt und Compton-Streuung als Wechselwirkungsmechanismen von Röntgenstrahlung mit Materie. Der Compton-Effekt ist der wichtigste Ursprung der Streustrahlung in der Röntgendiagnostik. Da das gestreute Photon weiterhin Energie besitzt und in eine andere Richtung abgelenkt wird, kann es den Detektor erreichen und dort zur Bildentstehung beitragen. Diese Streustrahlung reduziert jedoch den Bildkontrast und verschlechtert die Bildqualität.

Zur Reduktion der Streustrahlung werden verschiedene Maßnahmen eingesetzt, z.B.:

• Streustrahlenraster
• Kollimation des Röntgenstrahls
• geeignete Wahl der Röhrenspannung

• Study Smarter; Compton Effekt; abgerufen am 26.10.2023
• MTA-R & radiologie technologie; Wechselwirkung Röntgenstrahlung mit Materie; abgerufen am 26.10.2023

Bijan Fink

Peer reviewed am 10.03.2026 von Bijan Fink