一部分次级辐射属于元素本身
初级 X 射线照到物质上,物质会发出次级 X 射线。Barkla 发现,其中一部分像入射射线的散射,另一部分的穿透本领却由被照元素决定。换一种辐射体再比较吸收,“次级射线都只是初级射线拐了个弯”的说法就解释不了全部结果。
要把两部分分开,必须控制激发条件,比较衰减。光看探测器信号变强还不够:透射、散射和新发出的辐射可能一起贡献信号。
来源:[1]
K 和 L 最初是靠实验分出来的
K、L 两个标签区分两族特征辐射,它们的穿透本领不同,激发要求也不同。早期辨认这两族,并不需要能逐条分开波长的晶体谱仪。壳层解释是后来才有的,用来说明实验早已分开的这些族。
1917 年的奖授予元素特征辐射。Moseley 的原子序数研究和 Manne Siegbahn 后来的精密谱学,回答的是测量中的其他问题,不该和它合写成一次发现。
没有完整光谱,也能靠吸收区分
窄束中只有一个谱成分、滤片又均匀时,透射比取对数就能估出衰减系数;前提是滤片厚度已知、散射辐射不进入探测器,探测器响应也保持不变。几种成分混在一起,透射是几个指数项之和,拟合出的单个系数未必属于其中任何一条谱线。
这个现代公式只用来说明滤片比较的逻辑,并没有给 Barkla 的测量配上现代光子能量。讲稿里关于辐射和原子的说法,也要放回当时的实验背景去读。
现代仪器测的是别的量
EDS 按光子在探测器里沉积的能量给脉冲分档,WDS 用色散晶体挑选波长。两者都能研究特征 X 射线,但响应函数和谱线重叠都和滤片比较不同。XPS 测的则是射出的电子,需要另定一个动能参考。
查过激发条件、谱线重叠和背景之后,谱线可以支持元素判断。未经修正的峰面积仍然不是浓度,也不能唯一确定化学态。
读讲稿时看什么
先读 Barkla 讲稿前的颁奖说明,重点是第 389–391 页的吸收比较和 K/L 分类。辐射体、入射射线硬度或吸收体改变时,各问一次:证据怎样变化?后面的演讲含有暂定的 J 系列等主张,本文不采用。再读 Manne Siegbahn 的能级图,看分开的线位怎样检验原子能量差。