V minulých článcích jsme si něco obecně řekli o interakcích fotonů, poté i něco detailněji o fotoelektrickém jevu,  o nekoherentním Comptonově rozptylu. V tomto článku to bude o koherentním rozptylu.

Koherentní rozptyl, někdy nazývaný klasický rozptyl, Thomsonův rozptyl nebo Rayleighův rozptyl, je rozptyl fotonu beze změny jeho vlnové délky, a tedy i energie. Dopadající foton interaguje s elektrony atomu, vlivem elektromagnetického pole dopadajícího fotonu dochází k rozvibrování elektronů atomu (vynucený kmitavý pohyb). Po rozvibrování obalu atomu dochází k vyzáření této energie prostřednictvím fotonu o stejné energii, jakou měl původní dopadající foton. Dochází ke změně směru letu fotonu, foton je vyzářen pod mírně změněným úhlem. Úhel rozptylu je tím větší, čím menší je energie fotonu. Změna směru úhlu se pohybuje v rozmezí od několika do cca 20°.

Účinný průřez pro koherentní rozptyl beze změny vlnové délky stanovil J. J. Thomson, proto se někdy mluví o Thomsonově rozptylu.

Koherentní rozptyl je v porovnání s jinými interakcemi fotonů v celém spektru energií používaných v radiodiagnostice (20-150 keV) zastoupen pouze velmi málo, jednotky procent z celkového počtu fotonů interagují prostřednictvím této interakce. Větší zastoupení koherentního rozptylu je u energií okolo 10 keV. Koherentní rozptyl má nepříznivý vliv na obraz, přispívá pouze k tvorbě „závoje“.

Koherentní rozptyl je v měkké tkání zastoupen v 5 % interakcí při energiích nad 70 keV. Při energiích okolo 30 keV je Rayleighův rozptyl zastoupen ve 12 % interakcí.

Účinný průřez koherentního rozptylu vzhledem k zastoupení dalších interakcí je znázorněno na obr. 1 (koherentní rozptyl je označen jako Rayleighův rozptyl).

Obr. 1: Závislost účinného přůřezu interakcí na energii [1]

Použitá literatura:
[1] Bushberg JT, Seibert JA, Leidholdt EM, Boone JM. The essential physics of medical imaging. Second edition. Lippincott Williams & Wilkins, 2002, Philadelphia
[2] Musílek L. Jaderná a radiační fyzika. Skripta pro FJFI ČVUT v Praze