Arthur Holly Compton (1892–1962) war ein US-amerikanischer Physiker, der durch die Entdeckung des Compton-Effekts entscheidende Grundlagen für das Verständnis der Wechselwirkung von Röntgenstrahlen mit Materie schuf. Seine Arbeiten waren wegweisend für die Entwicklung der modernen Röntgenphysik und Quantenmechanik.
Biografische Daten
Compton wurde am 10. September 1892 in Wooster, Ohio geboren. Er studierte Physik an der Princeton University und promovierte 1916. Nach Forschungsaufenthalten in Cambridge und an der Washington University in St. Louis übernahm er eine Professur an der University of Chicago. 1927 erhielt er den für die Entdeckung des nach ihm benannten Effekts. Compton verstarb am 15. März 1962 in Berkeley, Kalifornien.
Wissenschaftliche Leistungen
1923 beschrieb Compton, dass Röntgenstrahlen beim Auftreffen auf Elektronen gestreut werden und dabei Energie abgeben – ein Effekt, der zu einer Verlängerung der Wellenlänge der Strahlung führt. Diese Beobachtung widersprach dem klassischen Wellenmodell und bewies, dass Lichtteilchen (Photonen) können – ein Schlüsselergebnis für die Quantenphysik.
Der Compton-Effekt zeigte erstmals experimentell, dass elektromagnetische Strahlung Teilchencharakter besitzt, und wurde zur Grundlage des Teilchen-Welle-Dualismus. Seine Formeln zur Streuung und Energieverschiebung sind bis heute elementar in der .
Bedeutung in der Radiologie
Der Compton-Effekt ist eine der wichtigsten physikalischen Wechselwirkungen zwischen Röntgenstrahlen und Gewebe im Energiebereich von etwa 30 bis 150 keV. Er tritt insbesondere bei und bei höherer Strahlungsenergie auf .
Im Gegensatz zur Photoabsorption führt der Compton-Effekt zu einer geringeren Bildkontrastierung, trägt aber wesentlich zur Strahlenstreuung bei. Er beeinflusst sowohl die Bildqualität als auch die Strahlendosis.
Im Vergleich zur Photoabsorption liefert der Compton-Effekt weniger Kontrast, ist jedoch im diagnostischen Energiebereich oberhalb von ca. 30 keV. Kenntnisse über diese Streuprozesse sind für die Bildqualität, Dosisberechnung und Strahlenschutz unerlässlich.
Quellen und Literatur
Compton AH. A Quantum Theory of the Scattering of X-rays by Light Elements. Phys. Rev. 1923;21(5): 483–502.
Bushberg JT, Seibert JA, et al. The Essential Physics of Medical Imaging. Wolters Kluwer, 2012.
Hall EJ, Giaccia AJ. Radiobiology for the Radiologist. Lippincott Williams & Wilkins, 2018.