X射线特征光谱

根据莫色莱定律，将实验结果所得到的未知元素的特征X射线谱线波长， 与已知的元素波长相比较，可以确定它是何元素。它是X射线光谱分析的 基本依据，也是X射线荧光光谱分析和电子探针微区成分分析的理论基础
分析思路：
使未知物质发出 特征X射线
经过已知晶体 进行衍射
根据莫塞莱定律求 出原子序数
用标准样品 标定出K和
莫塞来定律
根据元素X射线在图上的位置, 就可定出该元素的原子序数
早期元素周期表是按原子量大小顺序排列的。如K(A=39.1) 在Ar(A=39.9)前；Ni(A=58.7)在Co(A=58.9)前。 由莫塞莱图给出 Kα－X射线波长是Ar:4.19 ；K:3.74 ； Co:1.79 ； Ni:1.66
算出波长
同时，莫塞莱定律也被并入整个量子力学的原子观。在一个 K 壳层电子 被弹出后，单独剩余在 K 壳层的另一个1S电子所扮演的角色，可以用薛 定谔方程式给予完整地合理解释。由于与本课程无关，不予讨论。
莫塞来wenku.baidu.com律
由莫塞莱 K 线公式
~K
R(112
-
1 22
)(Z
-1)2
18 Ar 4.194A
可算出 Z
121.6


1


19 27
K Co


3.74A


1.79A


28 Ni 1.66A
莫塞来定律的应用
X射线特征谱的用途
标识谱反应了原子内层结构的情况，谱线的波长代表 能级间的间隔，谱线的精细结构显示能级的精细结构， 是研究原子结构问题的有力武器。
对于原子序数为Z的物质来说，各原子能级所具有的 能量是固定的 ，所以特定的物质有特定的特征波长。
莫塞来定律
除此以外，Ｘ射线特征谱还有一 个重要应用即原子序数的测定——莫 塞来定律。
1913年莫塞莱测量了从Al到Au共38种元素的X射线 的K线系，发现各元素发射的K线系波数的平方根 与原子序数Z成线性关系。
= K ( Z – ơ)
式中 K——与靶材物质主量子数有关的常数 Ơ——屏蔽常数，与一电子所在的壳层位置有关
莫塞来定律
采用原本芮得柏格式标记，莫塞莱
的 K-α 谱线和 L-α 谱线的公式可
X射线特征谱及莫塞来定律
特征谱的产生及计算 莫塞莱定律 总结
X射线特征谱的产生
X射线特征谱的计算
X射线特征谱的计算 Kα 线 Kβ 线
Ｋβ线较Kα线波长短，但是由于L层电子向K层跃 迁的几率要比M层到K层跃迁的几率大5倍左右， 所以Iα/Iβ ≈ 4～5，Kα线谱线较高。
钼的K系X射线
右图中两个强度特别高的窄峰 为钼的K系X射线，波长为 0.63埃的是Kβ射线，波长为 0.71埃的是Kα射线。Kα线又 可细分为Kα1和Kα2两条线， 其波长相差约为0.004埃， Kα1和 Kα2射线的强度比约 为2比1。而Kα与Kβ的强度比 约为5比1。 当继续提高管电压时，图1－ 7中各特征X射线的强度不断 增高，但其波长不变。我们通 常的晶体衍射分析都是用Kα 特征X射线谱，而把Kβ谱滤掉。
以表达为：
~K

R(Z
1)2 (112

1 22
)
~L

R(Z

7.4)2
(
1 22

1 32
)
~

R(Z

b)2
(
1 m2

1 n2
)
n

m
莫塞来定律
原子光谱是原子最外层电子跃迁的结 果，外层电子组态的周期性决定了元 素性质的周期性。 X射线是内层电子 跃迁的结果。
随Z呈线性关系(见图)。说明它受外层 电子影响很小，只受原子核的影响。 莫塞莱图提供了从实验测定原子序数Z 的一种有效方法。历史上正是他首次 纠正了27Co，28Ni在周期表的次序。