Compton effect o Compton scatter è una delle principali forme di interazione fotonica. È la causa principale delle radiazioni sparse in un materiale. Si verifica a causa dell’interazione del fotone (raggi X o gamma) con elettroni liberi (non collegati agli atomi) o elettroni del guscio di valenza (guscio esterno) liberamente legati. Il fotone incidente risultante è sparso (cambia direzione) e impartisce energia all’elettrone (elettrone di rinculo). Il fotone sparso avrà una lunghezza d’onda diversa (fenomeno osservato) e quindi un’energia diversa (E=hc/λ). Energia e slancio sono conservati in questo processo. L’effetto Compton è un processo di assorbimento parziale e come il fotone originale ha perso energia, noto come spostamento Compton (cioè uno spostamento di lunghezza d’onda/frequenza). La variazione della lunghezza d’onda del fotone sparso può essere determinata da 0,024 (1 – cos θ), dove θ è l’angolo del fotone sparso. Pertanto, l’energia del fotone sparso diminuisce con l’aumentare dell’angolo del fotone sparso.
Probabilità di effetto Compton
- direttamente proporzionale a
- numero di elettroni del guscio esterno, cioè la densità dell’elettrone
- fisico densità del materiale
- inversamente proporzionale alla
- energia del fotone
- non dipende da
- numero atomico (a differenza di effetto fotoelettrico e la produzione di coppia)
In altre parole, la probabilità di Compton effetto è dipendente dal numero di elettroni per grammo di materiale assorbente, che per la maggior parte degli elementi è circa la stessa (ca. 3 x 1023). Un’eccezione però è l’elemento idrogeno, che non ha neutroni nel suo nucleo e quindi ha una densità elettronica che è il doppio di quella di tutti gli altri elementi (ca. 6 x 1023), quindi l’effetto Compton è indipendente dal numero atomico (Z) dell’assorbitore. Il significato dell’effetto Compton è che diventa il processo dominante quando i tessuti umani vengono irradiati nella gamma di energia da 30 keV a 30 MeV che è la gamma di radiazioni diagnostiche e terapeutiche.
Storia ed etimologia
Prende il nome dal professor Arthur Holly Compton (1892-1962), fisico statunitense, che fu insignito del premio Nobel per la Fisica nel 1927 per la sua scoperta dell’effetto Compton 2.