X線と物質の相互作用（光電効果・コンプトン散乱）

診断に使うエネルギーのX線が物質に入ると、主に 光電効果 と コンプトン散乱 が起こります。画像のコントラストや散乱線に直結する大切なテーマです。

2つの相互作用

光電効果

X線が すべてのエネルギーを内殻電子に渡して吸収され、その電子（光電子）が飛び出します。

• 起こりやすさは、原子番号Zが大きいほど・エネルギーが低いほど 急増します（おおよそ Zの3乗／エネルギーの3乗 に比例）。
• そのため、骨やヨード造影剤（高Z） がよく吸収され、コントラストの源 になります。

コンプトン散乱

X線が外殻電子と衝突し、エネルギーの一部を渡して向きを変え（散乱）、弱くなって進みます。反跳電子も飛び出します。

• 原子番号にあまり依存せず、診断の高めのエネルギー域で相対的に重要になります。
• 散乱X線は 画質を下げ（コントラスト低下）、術者・周囲の被ばく の原因にもなります（→散乱線対策）。

試験で問われやすいポイント

• 光電効果＝全吸収＋光電子。Zの3乗／E の3乗 に比例 → 高Z・低エネで増。コントラストの源。
• コンプトン散乱＝散乱X線＋反跳電子。Z依存が小さく、散乱線（画質低下・被ばく）の主因。
• 低エネルギーほど光電効果、エネルギーが上がるとコンプトンの割合が増える。

まとめ

• 診断域の主な相互作用は 光電効果 と コンプトン散乱。
• 光電効果はコントラスト（高Zで吸収）、コンプトン散乱は散乱線（画質低下・被ばく）。
• Zとエネルギーで起こりやすさが変わる。