Stand: 01.09.2026
Photoeffekt, Compton-Streuung und Paarbildung: die drei Prozesse, die erklären, warum Strahlung schwächt und Streufeld entsteht.
Wenn Röntgen- oder Gammastrahlung Materie durchdringt, geben die Photonen ihre Energie über einige wenige Grundprozesse ab. Welcher Prozess überwiegt, hängt von der Photonenenergie und der Ordnungszahl des Materials ab, und genau das bestimmt Bildkontrast, Schwächung und Streustrahlung. Diese drei Mechanismen zu kennen, erklärt auf einen Schlag, warum Knochen im Bild hell ist, warum Blei abschirmt und woher das Streufeld für das Team kommt.
Photoeffekt
Das Photon wird vollständig von einem gebundenen Hüllenelektron absorbiert, das daraufhin das Atom verlässt. Der Photoeffekt nimmt mit der Ordnungszahl stark zu und überwiegt bei niedrigen Energien. Er liefert den Kontrast zwischen Knochen und Weichteil in der Projektionsradiografie und ist der Grund, warum Blei so wirksam abschirmt.
Compton-Streuung
Das Photon stösst an ein nur schwach gebundenes Elektron, gibt einen Teil seiner Energie ab und wird abgelenkt. Im diagnostischen Energiebereich ist die Compton-Streuung im Gewebe der dominierende Prozess. Sie ist die physikalische Ursache des Streufelds: die Strahlung, die vom bestrahlten Bereich im Patienten in den Raum abgelenkt wird und das Team belastet.
Paarbildung
Erst oberhalb von 1,022 MeV kann ein Photon im Kernfeld in ein Elektron-Positron-Paar umgewandelt werden. In der Strahlentherapie mit hochenergetischen Linearbeschleunigern spielt dieser Prozess eine Rolle, in der Diagnostik nicht.
Schwächung und Halbwertschichtdicke
Die Summe dieser Prozesse führt dazu, dass ein Strahlenbündel beim Durchgang durch Material exponentiell schwächer wird. Eine besonders anschauliche Grösse dafür ist die Halbwertschichtdicke: die Materialdicke, die die Intensität gerade halbiert. Sie ist die praktische Grundlage jeder Abschirmungsberechnung.
Praxisbezug: Dass das Streufeld aus dem Patienten kommt und nicht aus dem Gerät, ist die Schlüsseleinsicht für den Personenschutz am C-Bogen (siehe Strahlenschutz im OP).
Häufige Fragen
Was passiert, wenn Röntgenstrahlung auf Gewebe trifft?
Die Photonen werden entweder absorbiert (Photoeffekt) oder abgelenkt (Compton-Streuung). Der Photoeffekt liefert den Bildkontrast, die Streuung ist die Quelle des Streufelds für das Team.
Warum streut der Patient Strahlung in den Raum?
Bei der Compton-Streuung wird ein Teil der Strahlung im Patienten abgelenkt und verlässt ihn in alle Richtungen. Diese Streustrahlung ist die Hauptbelastung für das Personal.
Was ist der Unterschied zwischen Absorption und Streuung?
Bei der Absorption gibt das Photon seine ganze Energie ab und verschwindet. Bei der Streuung gibt es nur einen Teil ab und fliegt mit geringerer Energie weiter.
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