Røntgen-ionisering: Fotoelektrisk effekt, Compton-spredning og par-produktion

Røntgen-interaktioner med stof forårsager ionisering via tre primære mekanismer:

1. Fotoelektrisk effekt (Lav energi, Høj Z)

• Foton overfører al energi til indre-skall elektron → udskyder (fotoelektron).
• Atom bliver positivt ion; hull fyldes af ydre elektron → karakteristisk røntgen/Auger-elektron.
• Dominerende <50 keV; sandsynlighed ∝ Z³/E³.
• Basis for radiografisk kontrast (knogle vs. blødt væv).

2. Compton-spredning (Middel energi)

• Foton kolliderer med löst bundet ydre elektron → deler energi.
• Spredt foton (lavere energi) + reflekteret elektron.
• Dominerende 50 keV–5 MeV; sandsynlighed ∝ Z/E.
• Hovedkilde til sprednings-stråling (slør på billeder, personale-dose).

3. Par-produktion (Høj energi >1,022 MeV)

• Foton nær kerne → elektron-positron par.
• Positron anihilerer → to 511 keV anihilations-fotoner.
• Dominerende >10 MeV; sandsynlighed ∝ Z².
• Relevant i strålebehandling (linacs), ikke diagnostisk billeddiagnostik.

Anvendelser

• Medicinsk billeddiagnostik (kontrast via fotoelektrisk effekt).
• Strålebehandling (ionisering dræber tumore-celler).
• Industriel NDT, røntgen-krystallografi.

Forståelse af interaktioner optimerer billede-kvalitet, dosis og sikkerhed.