一族辐射,分成许多条线
Manne Siegbahn 改进 X 射线源、真空技术和谱仪,把特征系列的线位测得更准。对应 1924 年奖的讲稿于 1925 年发表,按能级图组织这些谱线。进步不只是照片更清楚:新分开的线,限制了原子内部可能有哪些能级。
讲稿用组合规则比较 X 射线与光学系列。不同跃迁的能量必须拼进同一套能级差;这比给每个峰单独贴一个能量标签,要求更严格。
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角度准,要靠整台装置稳定
色散晶体用选定反射把波长映成角度。狭缝、晶体质量、测角标定、温度与光源稳定性都会影响线形。角标多写几位数字,补不了未分开的双线,也补不了晶面间距漂移。
一级反射中,光子能量与晶面间距、Bragg 角正弦的乘积成反比。角度从晶面量起,间距则是分析晶体的标定量。这里的晶体属于测量仪器,不一定是待测样品。
能级图要经得起多条线共同检验
两次跃迁若终止在同一状态,光子能量相减,就限制了两个初态的能量差。一个系列中反复出现的组合关系,还能检出错误指认。精细分裂说明,仅有一个壳层标签,并不能指定全部原子状态。
讲稿采用当时的轨道语言与记号,不宜把能级图读成电子绕核运行的真实路径。现代壳层、角动量和多电子理论,以另一套框架解释这些光谱。
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线位与含量是两个问题
线位检验能量差,强度还受激发概率、分支比、吸收及探测器响应影响。因此,一张谱线表可以约束结构,却没有自动成为浓度标样。
同样要把 Manne 的光子谱与 Kai 的电子谱分开。发射谱测得的是光子能量,XPS 测得的是相对分析器参考的电子动能;两套公式不能换个标题就互用。
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把能级图当作相连的约束读
先看讲稿里的光学与 X 射线能级图,再沿谱线追踪哪些跃迁共享状态。装置精度、能级指认及现代解释,分成三个判断。所链微区分析模型讨论探测器辨谱;已有的电子谱文章则沿另一条路径解释 XPS。
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