Röntgenphoton

Elektromagnetische Strahlung besitzt sowohl Wellen- als auch Teilcheneigenschaften. Die Teilchenkomponente dieser Strahlung wird als Photon bezeichnet. Ein Röntgenphoton ist somit ein Photon im Energiebereich der Röntgenstrahlung. Die Energie eines Röntgenphotons hängt von der Frequenz bzw. Wellenlänge der Strahlung ab. Es gilt:

$${\displaystyle E=h\cdot f}$$

• ${\displaystyle E}$ – Photonenergie
• ${\displaystyle h}$ – Planck-Konstante
• ${\displaystyle f}$ – Frequenz der Strahlung

Da Röntgenstrahlung eine sehr kurze Wellenlänge besitzt, tragen Röntgenphotonen relativ hohe Energien.

Röntgenphotonen entstehen in der Röntgenröhre, wenn beschleunigte Elektronen im Anodenmaterial abgebremst werden oder Elektronen aus inneren Elektronenschalen von Atomen herausgeschlagen werden. Dabei können zwei Hauptprozesse auftreten:

• Bremsstrahlung
• charakteristische Röntgenstrahlung

Beide Prozesse führen zur Emission einzelner Röntgenphotonen mit unterschiedlicher Energie.

Beim Durchgang durch Materie können Röntgenphotonen mit Atomen oder Elektronen wechselwirken. Wichtige Wechselwirkungsmechanismen sind:

• Photoeffekt
• Compton-Effekt
• Rayleigh-Streuung

Diese Wechselwirkungen führen zur Strahlenschwächung und bilden die physikalische Grundlage der Bildentstehung in der radiologischen Diagnostik.

In der Projektionsradiographie, Durchleuchtung und Computertomographie werden große Mengen von Röntgenphotonen erzeugt und durch den Körper des Patienten geschickt. Ein Teil dieser Photonen wird im Gewebe absorbiert oder gestreut, während ein anderer Teil den Röntgendetektor erreicht. Die räumliche Verteilung der detektierten Röntgenphotonen wird anschließend in ein Bild umgewandelt. Unterschiede in der Anzahl der detektierten Photonen führen zu unterschiedlichen Grauwerten im Bild und damit zum radiologischen Bildkontrast.