Was ist Compton-Effekt von Röntgenstrahlen – Definition

Compton-Effekt von Röntgenstrahlen

Die Compton-Formel wurde 1923 in der Physical Review veröffentlicht. Compton erklärte, dass die Verschiebung der Röntgenstrahlung durch einen teilchenartigen Impuls von Photonen verursacht wird . Die Compton-Effektsformel ist die mathematische Beziehung zwischen der Wellenlängenverschiebung und dem Streuungswinkel der Röntgenstrahlen. Bei der Compton-Effekt  kollidiert das Photon der Frequenz  f mit einem ruhenden Elektron. Bei der Kollision prallt das Photon vom Elektron ab und gibt einen Teil seiner Anfangsenergie ab (gegeben durch die Plancksche Formel E = hf). Während das Elektron an Dynamik gewinnt (Masse x Geschwindigkeit), kann das  Photon seine Geschwindigkeit nicht senken. Infolge des Impulserhaltungsgesetzes muss das Photon seinen Impuls verringern, der gegeben ist durch:

Die Abnahme des Photonenimpulses muss also in eine  Abnahme der Frequenz  (Zunahme der Wellenlänge Δλ = λ ‚- λ ) übersetzt werden. Die Verschiebung der Wellenlänge nahm mit dem Streuwinkel gemäß  der Compton-Formel zu :

wobei λ  die Ausgangswellenlänge des Photons λ‘  die Wellenlänge nach der Streuung, h  die Planck – Konstante = 6,626 x 10 ^-34  Js, m _e  ist die Elektronenruhemasse (0,511 MeV) c  ist die Lichtgeschwindigkeit Θ  ist die Streuung Winkel. Die minimale Änderung der Wellenlänge ( λ ′  –  λ ) für das Photon tritt auf, wenn Θ = 0 ° (cos (Θ) = 1) und ist mindestens Null. Die maximale Änderung der Wellenlänge ( λ ′  –  λ) für das Photon tritt auf, wenn Θ = 180 ° (cos (Θ) = – 1). In diesem Fall überträgt das Photon so viel Impuls wie möglich auf das Elektron. Die maximale Änderung der Wellenlänge kann aus der Compton-Formel abgeleitet werden:

Die Größe h / m _e c ist als  Compton-Wellenlänge  des Elektrons bekannt und beträgt  2,43 × 10 ^–12 m .

Wechselwirkung von Röntgenstrahlen mit Materie

Obwohl eine große Anzahl möglicher Wechselwirkungen bekannt ist, gibt es drei wichtige Wechselwirkungsmechanismen mit Materie. Die Stärke dieser Wechselwirkungen hängt von der Energie der Röntgenstrahlen und der Elementzusammensetzung des Materials ab, jedoch nicht wesentlich von den chemischen Eigenschaften, da die Röntgenphotonenenergie viel höher ist als die chemischen Bindungsenergien. Die photoelektrische Absorption dominiert bei niedrigen Energien von Röntgenstrahlen, während die Compton-Effekt bei höheren Energien dominiert.

• Photoelektrische Absorption
• Compton-Effekt
• Rayleigh-Streuung