Interaction of Radiation with Matter – Explained for Radiography Students
Interaction of radiation with matter एक fundamental concept है जो यह समझने में मदद करता है कि X-rays शरीर के tissues से कैसे गुजरते हैं, कैसे absorb होते हैं और कैसे scatter करते हैं।
यह जानकारी radiographers और radiology students के लिए बेहद जरूरी है क्योंकि image quality, contrast, और patient dose — तीनों इसी interaction पर आधारित हैं।
What Happens When X-Rays Hit the Human Body?
Diagnostic radiology में इस्तेमाल होने वाली X-rays एक प्रकार की ionizing radiation होती है जो मानव शरीर के cells को damage कर सकती है।
Long-term exposure या improper protection से होने वाले effects में शामिल हैं:
Cancer (stochastic effect)
Skin injuries (deterministic effect)
Genetic mutations
Fetal abnormalities (pregnancy cases में)जब X-ray photons शरीर से टकराते हैं, तो चार मुख्य प्रकार के interaction हो सकते हैं:
1️⃣ Photoelectric Effect 📌
Definition: Photon पूरी तरह absorb हो जाता है और inner-shell electron को बाहर निकाल देता है।
Occurs When: Photon energy = या थोड़ा ज़्यादा हो electron binding energy से।
Importance:
High contrast images के लिए responsible होता है
अधिकतर diagnostic energy ranges में यही dominate करता है (especially in bone vs soft tissue imaging)
Effect on Dose: Patient dose बढ़ती है क्योंकि photon पूरी तरह absorb हो गया।
2️⃣ Compton Scatter 🔁
Definition: Photon outer shell electron से टकराता है, electron बाहर निकलता है और photon अलग दिशा में scatter हो जाता है।
Occurs When: Photon energy बहुत high होती है (compared to binding energy)।
Importance:
Scatter radiation का main कारण
Image contrast को कम करता है
Operator safety के लिए भी concern है
3️⃣ Coherent Scatter 🔄
Definition: Photon बिना energy loss के deflect होता है (no ionization)।
Occurs When: Photon energy बहुत low होती है (< 10 keV)।
Importance:
Negligible diagnostic impact
लेकिन minimal blurring cause कर सकता है
4️⃣ Pair Production ⚡
Definition: जब photon nucleus के पास से गुजरता है और उसकी energy 1.02 MeV से अधिक होती है, तो वह एक electron और एक positron बना देता है।
Occurs When: Photon energy > 1.022 MeV
Importance:
Not relevant in diagnostic radiology
PET scan और radiotherapy में महत्व है
📌 Summary Table:
Interaction | Energy Range | Relevance in Radiography |
|---|---|---|
Photoelectric Effect | 20–100 keV | High contrast (useful) |
Compton Scatter | >30 keV | Reduces image contrast |
Coherent Scatter | <10 keV | Minimal impact |
Pair Production | >1.02 MeV | Not seen in diagnostic imaging |
🎯 Why Is This Important for Radiographers?
बेहतर exposure setting चुनने के लिए
Scatter control techniques (grids, collimation) समझने के लिए
Image contrast optimization सीखने के लिए
Patient dose management करने के लिए
