Rayleigh-Streuung
Synonym: kohärente Streuung
Englisch: coherent scattering, Rayleigh scattering
Definition
Die Rayleigh-Streuung ist eine elastische Wechselwirkung von Röntgenstrahlung mit gebundenen Elektronen eines Atoms. Dabei wird ein Photon ohne Energieverlust gestreut, sodass sich lediglich seine Ausbreitungsrichtung ändert.
Physikalische Grundlagen
Bei der Rayleigh-Streuung interagiert ein einfallendes Photon mit der gesamten Elektronenhülle eines Atoms. Das elektromagnetische Feld des Photons versetzt die gebundenen Elektronen kurzzeitig in Schwingung. Die Elektronenhülle wirkt dabei wie ein schwingender Dipol und sendet elektromagnetische Strahlung gleicher Energie wieder aus. Da keine Energie auf einzelne Elektronen übertragen wird, bleibt die Energie des Photons unverändert. Es kommt zu keiner Ionisation. Der Prozess wird als elastische Streuung bezeichnet, da sich nur die Richtung des Photons ändert, nicht jedoch seine Energie.
Die Rayleigh-Streuung tritt vor allem bei relativ niedrigen Photonenergien auf. Mit steigender Energie der einfallenden Photonen nimmt ihre Wahrscheinlichkeit rasch ab. Im diagnostischen Energiebereich der Radiologie ist ihr Anteil an der Gesamtwechselwirkung deutlich geringer als der des Photoeffekts und der Compton-Streuung und liegt typischerweise nur bei wenigen Prozent.
Bedeutung in der Radiologie
In der diagnostischen Bildgebung trägt die Rayleigh-Streuung nur in geringem Maß zur Abschwächung der Röntgenstrahlung bei. Da das gestreute Photon seine Energie behält, kann es weiterhin zur Streustrahlung beitragen und so den Bildkontrast verringern. In der Praxis spielt die Rayleigh-Streuung aber eine deutlich kleinere Rolle als die Compton-Streuung.