L’effet photo-électrique concerne les interactions entre les photons X et les électrons des couches orbitaires internes des atomes.

Un photon d’énergie légèrement supérieure à l’énergie de liaison d’un électron d’une couche orbitaire interne (couche K essentiellement) éjecte cet électron (appelé alors « photo-électron »)
Lors de l’interaction, le photon X donne toute son énergie pour expulser l’électron, il sera donc totalement absorbé (cette absorption complète sera recherchée au maximum pour obtenir un bon contraste de l’image, mais l’inconvéniant est l’exposition du patient qui augmente avec le nombre de photons aborbés)

L’atome ayant un vide sur une couche orbitaire se retrouve en état d’instabilité (ex: un électron de la couche K a été éjecté).
Le retour à un état stable s’opère grâce à un réarrangement électronique, un électron d’une couche orbitaire plus externe vient combler le vide électronique
(ex: un électron de la couche L vient combler le vide de la couche K), puis un électron plus externe vient combler ce second vide électronique (ex: électron de la couche M) etc...

Lors de chaque transition électronique, un photon est émis. Ce photon aura une énergie égale à la différence des énergies de liaison mises en jeu (ex: ElK - ElL)