コンプトンエッジ

ガンマ線スペクトロメトリーにおいて、コンプトン端とは、検出器材料内でのコンプトン散乱によって生じる、測定されたガンマ線エネルギースペクトルの特徴である。これは、単一の散乱過程において、入射光子によって検出器原子の弱く結合した電子に伝達される最高エネルギーに対応し、測定されたガンマ線エネルギースペクトルにおいて尾根として現れる。これは測定現象であり（入射放射線自体にはこの特徴は存在しない）、特に単一エネルギー光子のガンマ線エネルギースペクトルにおいて顕著に現れる。

ガンマ線がシンチレータまたは半導体検出器内で散乱し、散乱光子が検出器の体積から脱出すると、入射エネルギーのごく一部だけが検出器内に沈着します。^{[ 1 ]}この割合は光子の散乱角に依存し、可能な散乱角の全範囲に対応するエネルギーのスペクトルが生じます。沈着可能な最高エネルギーは、完全な後方散乱に対応し、コンプトン端と呼ばれます。数学的には、コンプトン端はコンプトン領域の高エネルギー側の変曲点です。 ^{[ 2 ]}

コンプトン散乱過程では、入射光子が弱く結合した電子と衝突し、電子が原子殻から放出される。放出される光子のエネルギーE'は、次の式で与えられる。

${\displaystyle E^{\prime }={\frac {E}{1+{\frac {E}{m_{\text{e}}c^{2}}}(1-\cos \theta )}}}$

• Eは入射光子のエネルギーである。
• ${\displaystyle m_{\text{e}}}$は電子の質量です。
• cは光速です。
• ${\displaystyle \theta }$は光子の偏向角です。

（上記の式は電子結合エネルギーを考慮していないことに注意してください。電子結合エネルギーは低エネルギーガンマ線に対して無視できない役割を果たす可能性があります。）

電子に伝達されたエネルギーは、${\displaystyle E_{T}}$は、光子の散乱角によって変化します。${\displaystyle \theta }$がゼロの場合、エネルギー伝達は発生せず、最大エネルギー伝達は${\displaystyle \theta }$180度（後方散乱）に等しい。

${\displaystyle E_{T}=EE^{\prime }}$^{[ 2 ]}

${\displaystyle E_{\text{ComptonEdge}}=E_{T}({\text{max}})=E-{\frac {E}{1+{\frac {2E}{m_{\text{e}}c^{2}}}}}}$

単一の散乱作用では、光子がこの過程を通じてそれ以上のエネルギーを伝達することは不可能です。したがって、このエネルギーで急激なカットオフが発生し、コンプトン端という名前が付けられます。スペクトルに複数の光電ピークが存在する場合、それぞれに独自のコンプトン端があります。^{[ 2 ]}コンプトン端と光電ピークの間のスペクトル部分は、複数の連続したコンプトン散乱過程によるものです。

コンプトン散乱電子に対応するエネルギーの連続体は、コンプトン連続体として知られています。^{[ 1 ]}

• ガンマ線分光法
• コンプトン抑制