پراکندگی کامپتون نوعی برهم‌کنش غیرالاستیک بین فوتون پرانرژی (مثل پرتو ایکس یا گاما) و الکترون‌های آزاد یا کم‌پیوند است. در این فرآیند، فوتون بخشی از انرژی خود را به الکترون منتقل می‌کند و با انرژی کمتر در زاویه‌ای به نام  θ پراکنده می‌شود. در نتیجه، یک الکترون پرانرژی کامپتون از ماده آزاد می‌شود.

اساس اصل فیزیکی پدیده پراکندگی کامپتون

اصل فیزیکی این پدیده براساس وابستگی انرژی فوتون به زاویه پراکندگی است؛ هرچه زاویه پراکندگی بزرگ‌تر باشد، فوتون انرژی بیشتری از دست می‌دهد؛ ولی در زوایای کوچک، تغییر انرژی ناچیز است. دلیل این رفتار آن است که فوتون با الکترون‌هایی برخورد می‌کند که انرژی بستگی‌شان نسبت به انرژی فوتون بسیار کم است، بنابراین مانند ذرات آزاد رفتار می‌کنند. در نتیجه این برخورد، انرژی فوتون کاهش می‌یابد و پرتوهای پراکنده در زاویه‌های مختلف منتشر می‌شوند. این نوع پراکندگی در انرژی‌های متوسط و بالا (حدود ۲۰ تا ۱۵۰ keV و بالاتر) غالب است و به‌ویژه در بافت‌های نرم بدن انسان سهم چشمگیری دارد. شدت این پدیده به طور مستقیم با چگالی الکترونی ماده متناسب بوده که در تصویربرداری پزشکی، پراکندگی کامپتون اثرات منفی متعددی دارد:

• باعث کاهش کنتراست تصویر و افت وضوح می‌شود.
• شار پراکنده‌ی اضافی به سمت دتکتور می‌فرستد و سیگنال را آلوده می‌کند.
• نیاز به استفاده از گریدرهای ضدپراکندگی (Anti‑scatter Grid) برای حذف اثرات آن را ایجاد می‌کند.
• سهم قابل توجهی در دوز غیرمؤثر بیمار دارد.