L’effet Compton ou dispersion Compton est l’une des principales formes d’interaction des photons. C’est la principale cause de rayonnement diffusé dans un matériau. Il se produit en raison de l’interaction du photon (rayon X ou gamma) avec des électrons libres (non attachés aux atomes) ou des électrons de valence faiblement liés (enveloppe externe). Le photon incident résultant est dispersé (change de direction) et donne de l’énergie à l’électron (électron de recul). Le photon diffusé aura une longueur d’onde différente (phénomène observé) et donc une énergie différente (E = hc/λ). L’énergie et l’élan sont conservés dans ce processus. L’effet Compton est un processus d’absorption partielle et comme le photon d’origine a perdu de l’énergie, connu sous le nom de décalage de Compton (c’est-à-dire un décalage de longueur d’onde / fréquence). Le changement de longueur d’onde du photon diffusé peut être déterminé par 0,024 (1-cos θ), où θ est l’angle de photon diffusé. Ainsi, l’énergie du photon diffusé diminue avec l’augmentation de l’angle du photon diffusé.
Probabilité d’effet Compton
- directement proportionnelle au
- nombre d’électrons de l’enveloppe extérieure, c’est-à-dire la densité électronique
- densité physique du matériau
- inversement proportionnel à
- énergie photonique
- ne dépend pas du numéro atomique
- (contrairement à l’effet photoélectrique et à la production de paires)
En d’autres termes, la probabilité de l’effet Compton dépend du nombre d’électrons par gramme dans le matériau absorbant, qui pour la plupart des éléments est approximativement le même (env. 3 x 1023). Une exception cependant est l’élément hydrogène, qui n’a pas de neutrons dans son noyau et a donc une densité électronique deux fois supérieure à celle de tous les autres éléments (env. 6 x 1023), ainsi l’effet Compton est indépendant du numéro atomique (Z) de l’absorbeur. La signification de l’effet Compton est qu’il devient le processus dominant lorsque les tissus humains sont irradiés dans la gamme d’énergie de 30 keV à 30 MeV qui est la gamme de rayonnement diagnostique et thérapeutique.
Histoire et étymologie
Nommé d’après le professeur Arthur Holly Compton (1892-1962), physicien américain, qui a reçu le prix Nobel de physique en 1927 pour sa découverte de l’effet Compton 2.