多电子原子（乙型）学习培训课件

1、第五章 多电子原子氦原子的光谱与能级价电子的耦合Pauli原理与Hund规则原子的壳层结构5.1 氦原子的光谱与能级一、He原子：核外有两个电子第二主族元素：有两个价电子二、光谱特征比较复杂，但有着与碱金属原子类似的光谱线系，S，P，D，对光谱进行分析，发现每一个线系都有两套：分别是三线和单线的结构起初认为有两种氦：正氦（三重态），仲氦（单重态）三、能级特征从光谱的规律，可以推断有两套能级，其中第一套是单层的结构，第二套是三层的结构单重能级三重能级51.56氦原子的能级与跃迁501.6667.81728.1358.4452.22587.5963587.5643587.5601706.52706

2、.57186.841082.911083.032058.21869.359.16492.1953.71504.77388.865388.860471.91471.34447.15447.17Ne的光谱线其他的第二主族原子的光谱与能级都有着与氦原子相似的光谱和能级结构例如，镁原子，是第12号元素，其价电子的状态对应主量子数3，相应的能级和光谱的主量子数最小为3同样有单重和三重的光谱和能级518.367517.270516.738382.936383.231383.8291503.211503.271502.331487.71285.211202.582182.81552.842457.11588

3、0.675470.309473.016571.1091828.8镁原子的能级与跃迁电四极跃迁谱线四、价电子间的相互作用在只有一个价电子的情况下，势能的主要部分库仑作用，仅仅是价电子与原子核或原子实之间的作用多个价电子的情况下，除了上述作用外，还有价电子之间的相互作用Hamilton量为Hamilton方程 所以，即使对于仅有两个价电子的情形，这个方程也无法用分离变量法求解，或者无法得到解析解 可以尝试用“微扰论”求解上述方程，即将核与电子间的相互作用看作是能量的主要部分，而将两个电子之间的相互作用看作是小量，则主要能量的方程为而微扰部分的方程为 关于E0的方程可以用分离变量法求解，每一个解与氢

4、原子的解类似，氢的能量为可得氦原子基态时总能量E0为而微扰部分的本征函数可以用0代替，则可求得两电子间的相互作用能为考虑基态电离能为实验值为24.58eV由上面的分析可知，求解多电子原子Hamilton方程需要记入电子间的相互作用这种情况下，库仑势能就不再是有心力场中的势能表达式，即势能还与电子之间的相对位置有关，微分方程无法做变量分离因而严格求解几乎是不可能的只能采取近似的方法价电子间的相互作用，可以用耦合的方法处理求解Schrdinger方程的困难5.2 两个价电子的耦合一、电子组态两个价电子所处的运动状态，称作电子组态对于He而言，可以有诸如1s1s，1s2s，1s2p，2p3d等各种不

5、同的组态。在低能情况下，原子总是尽可能处于能量较低的状态，如基态时，两电子的组态为1s1s；激发态时，其中有一个电子被激发，处于较高的能态，如1s2s，1s2p，1s3p球对称中心力场近似下的波函数 认为原子中的电子是以核为中心呈球对称分布的每一个电子所受到的其余电子的排斥作用，就可以用这些电子所形成的球对称平均势场对该电子的作用代替每一个电子所受到的总作用，就等效于原子核的中心势场以及其余N1个电子的球对称平均势场对该电子的作用之和。 其余N1个电子的球对称平均势场对第i个电子的作用势能 是一个中心力场Hamilton 方程为剩余库仑相互作用,非中心力场，是个小量中心力场的Hamilton方

6、程小作用量的Hamilton方程中心力场中的Hamilton方程各个电子的动能势能独立，可以采用分离变量法求解，得到其中再对每个电子的方程进行分离变量角动量的本征值形式不变这就是球对称中力心场的微扰处理方法该方程的解是一个径向函数与球谐函数的乘积 这样的波函数仍可以用量子数ni，li，mli等描述 氢原子的径向波函数一般球对称中心力场的径向波函数如果上述Hamilton方程的解可以解出，就是0级近似下的解i0以小作用量作用于该波函数可得能量修正Ei1二、价电子间的相互作用除了前述静电相互作用之外由于两个电子各自都有轨道运动和自旋运动，如果分别表示为l1，l2，s1，s2，由于其中任何两种运动间

7、都会引起磁相互作用，则它们之间的相互作用共有以下几种：1、两个电子自旋运动之间的相互作用2、两个电子轨道运动之间的相互作用3、同一个自旋轨道运动之间的相互作用4、一个电子的自旋运动和另一个电子的轨道运动之间的相互作用用量子数表示为 两个电子间的自旋轨道相互作用弱得多，可以忽略对于其余的相互作用，可以分别不同的情况进行处理采用耦合的方法处理三、LS耦合两个电子间的自旋作用较强，两个电子间的轨道作用也较强则两个电子的自旋运动要合成为一个总的自旋运动则两个电子的轨道运动也要合成为一个总的轨道运动总的自旋角动量与总的轨道角动量再合成为一个总的角动量LS耦合的物理图像轨道角动量的耦合自旋角动量的耦合设l

8、1l2，则ml1=l1、 ml1=l1的l1与各个取向的l2合成的结果，相当于得到一个总的轨道角动量， 其mL=l1+l2，l1+l2-1，（l1+l2），即L=l1+l2。依此原则，每一对角动量的合成，都可以得到一个总的轨道角动量。所以，最后，可能的总轨道角动量的量子数为 L=l1+l2，l1+l21， L=l1l2。共有2l21个。耦合后所形成的原子态最后，L和S耦合得到原子的总角动量J量子数总角动量值氦原子的电子组态氦原子的原子态能量/10-5m-1单重态与三重态间的能量差/10-5m-1氢原子的电子组态氢原子的原子态氢原子的能量/10-5m-11s4f1F3-6.86380.00064

9、f2F7/23F432-6.86442F5/21s4d1D2-6.8700.0024d2D5/26.8543D321-6.8722D3/21s4p1P1-6.8240.2764p2P3/23P210-7.1002P1/21s4s1S0-7.3760.6434s2S1/23S1-8.0191s3d1D2-12.2120.0033d2D5/23D321-12.2152D3/21s3p1P1-12.1070.6453p2P3/2-12.1863P210-12.7522P1/21s3s1S0-13.4521.6283s2S1/23S1-15.0801s2p1P1-27.1822.0482p2P3/23

10、P210-29.2302P1/21s2s1S0-32.0396.4222s2S1/2-27.4193S1-38.4611s21S0-198.3111s2S1/2-109.6783S1不存在例1：电子组态2p3d所形成的原子态S=0S=1L=112，1，0L=223，2，1L=334，3，2每一个L和每一个S都形成一个J共有12种原子组态，即运动状态，可以列表表示为S=0S=1L=1L=2L=3LS耦合单重态三重态耦合所形成的能级单重态三重态正常次序正常次序倒转次序Hund规则（1925年）从同一电子组态所形成的能级中（1）L相同的能级，S大的能级位置较低；（2）L不同的能级中，L大的能级位置较

11、低对于相同L和S的能级，J不同，能级位置也不同。如果J大的能级位置较高，称作正常次序如果J大的能级位置较低，称作倒转次序Land间隔定则在多重态中，一对相邻的能级之间的间隔与有关的两个J之中较大的那个值成正比在LS耦合下，自旋轨道相互作用所引起的附加能量为所引起的能级移动为相邻能级间隔jj耦合每一个电子的自旋轨道作用较强每一个电子的自旋角动量与轨道角动量合成为各自电子的总角动量两个电子的总角动量合成原子的总角动量jj耦合的物理图像jj耦合所形成的原子态的表达方式同样是12种原子态，与LS耦合得到的状态数目一样，但状态完全不同jj耦合的原子态能级CSiGeSnPb2p3s3p4s4p5s5p6s

12、6p7s1P13P23P13P0LS耦合jj耦合碳族元素的激发态5.3 Pauli不相容原理一、Pauli原理不能有两个电子处于同样的状态二、全同电子1、所有电子都有相同的质量、电荷、大小以及自旋，这是电子的内禀属性内禀属性完全相同的粒子，称作全同粒子电子是全同粒子，电子是不可分辨的，除非它们的状态不同，或描述它们的量子数不同。2、如果将两个电子相互交换，则原子的状态不发生任何变化，这种特性被称作交换对称性关于电子的交换对称性两电子体系，包含自旋的坐标记为q1、q2，波函数记为（ q1，q2 ）。交换电子之后的波函数为（ q2，q1 ）。交换后，原子的状态不变，则有如果波函数都用实函数表示交换

13、对称性波函数交换反对称性波函数如果两个电子是独立的，不考虑它们之间的相互作用，则可以用分离变量法得出每一个电子的波函数(q1)、 (q2) ，而系统的总波函数是二者的乘积交换前后的波函数为I=(q1)(q2) ， II=(q2)(q1) I和II不一定满足交换对称性但下述线形组合一定满足对称性和反对称性如果全同粒子具有交换反对称性设两个粒子处于相同状态，其波函数为具有交换反对称性的全同粒子，处于相同状态的几率为0两个具有交换反对称性的全同粒子，不能处于相同状态自旋量子数为半整数的粒子，具有交换反对称性自旋量子数为整数的粒子，具有交换对称性电子(s=1/2)具有交换反对称性；光子(s=1)具有交

14、换对称性Pauli原理：多电子系统的波函数必定是交换反对称的。三、原子可能的状态1、原子的状态由所有价电子的状态决定，就是由价电子的量子数决定2、状态的数目（1）每一个（价）电子，描述其状态的量子数有n，l，ml，s，ms，共5个量子数。但全同电子，所有的s=1/2，所以是4个量子数。（2）对一个n，l可取n个值（3）对一个l，ml可取2l+1个值（4）每一个电子的自旋方向ms可以取2个值四、等效电子的原子态1、n，l相同的电子称作等效电子，或同科电子2、等效电子形成原子态时，必须考虑Pauli原理的限制。等效电子的量子数ml，ms不能全部相同比非等效电子所形成的原子态要少得多通过具体的例子说

15、明3、等效电子的原子态例1：np2组成的原子态。列表统计1 1/21 -1/20 1/20 -1/2-1 1/2-1 -1/21100-1-11/2-1/21/2-1/21/2-1/2如果不考虑Pauli不相容原理，可以按LS耦合形成原子态两个同科p电子L=2L=1L=0S=1S=0共10种原子态1 1/21 -1/20 1/20 -1/2-1 1/2-1 -1/21100-1-11/2-1/21/2-1/21/2-1/2符合Pauli原理的组态共有(666)2=15个将上表改为以原子态符号表示10-1210-1-210-1210-1-21021012311三项，五能级更简单直接的表示等效电子

16、原子态的简单规则两个等效电子，可能形成的原子态为L+S=偶数的状态例2：nd2组成的原子态52242231121114223112111MSMLSlater 方法5224223112111422311211111111111111111111111111111111111111111111111142232221111103222111110422322211111322211111311211100000211100000321212101021111111110000000010MSML01-11234-4-3-2-1等效电子组态小结一、LS耦合可能的量子数L，S二、以ML，MS的数值列表

17、，表中写出每种组合的状态数目。由于量子数的组合具有对称性，只需写出正量子数值对应的组态数目即可三、剔出表中不符合Pauli原理的组合，写出可能的组态数目四、用LS耦合的状态数去拟合表中的状态数，直到将表中的数目全部挑选完毕5.4 复杂原子的能级和光谱一、实验观察到的一般规律1、光谱和能级的位移律电中性Z原子与Z+1原子的正一价离子光谱和能级相似原因：有相同的电子数及电子组态，所以有相同的原子态2、多重性的交替律按元素周期表的次序交替出现奇偶多重态二、多个价电子形成的原子态例1、（1）先将其中的任意两个电子做耦合（2）再将第三个电子与其中任意一个组态进行耦合共21项组态26421321(21+6

18、2+42+22)+(11+33+24+14)=48能级为单层为三层例2、（1）等效电子（2）加上共10项，21能级例3、三项，五能级例4、例5、k个电与k个空位，所形成的原子态相同nl次壳层，共可填充2(2l+1)个电子，填满时，总的轨道、自旋角动量为0。三、辐射跃迁的选择定则1、电偶极辐射跃迁产生的条件（1）宇称条件：奇偶（2）角动量条件：角动量守恒（3）自旋类型：相同的自旋类型2、选择定则（1）单电子（2）LS耦合（3）jj耦合单电子跃迁的选择定则电偶极跃迁（1）宇称的初末态相反（2）系统的角动量（包括光子的角动量）要守恒多电子跃迁的选择定则元素的周期律元素的物理、化学性质随着原子序数的变

19、化呈现出周期性的规律周期性是原子结构规律的表现第一电离电势随原子序数的周期性 原子半径随着原子序数的周期性 力学性质的周期性变化压缩系数107 体胀系数106 原子体积cm3原子序数Z表5.6.1 元素周期表1AA11H氢1.0079779ABBBBBBBBAAAAA2He氦4.00260212823Li锂6.9411524Be铍9.012182113.35B硼10.8111.176C碳12.0110.917N氮14.006740.758O氧15.99940.659F氟18.99840.5710Ne氖20.17970.51311Na钠22.989768144.412Mg镁24.30501601

20、3Al铝26.9815391.8214Si硅28.08551.4615P磷30.9737621.2316S硫32.0661.0917Cl氯35.45270.9718Ar氩39.9480.88419K钾39.098322720Ca钙40.078197.321Sc钪44.955910160.622Ti钛47.867144.823V钒50.9415132.124Cr铬51.9961124.925Mn锰54.9380512426Fe铁55.845124.127Co钴58.93320124.328Ni镍58.6934124.629Cu铜63.546127.830Zn锌65.39133.231Ga镓69.

21、723122.132Ge锗72.61122.533As砷74.9215912534Se硒78.9611735Br溴79.90411536Kr氪83.80189537Rb铷85.4678247.538Sr锶87.62215.139Y钇88.9058518140Zr锆91.22416041Nb铌92.90638142.942Mo钼95.94136.243 Tc锝98.9063135.844Ru钌101.0713445 Rh铑102.90550134.546Pd钯106.4213847Ag银107.868214448Cd镉112.411148.949In铟114.818162.650Sn锡118.7

22、10140.551Sb锑112.76014252Te碲127.60143.253I碘126.90447133.354Xe氙131.29218655Cs铯132.90543265.456Ba钡137.327217.35771镧系72Hf铪178.49156.473Ta钽180.947914374W钨183.5137.075Re铼186.207137.076Os锇190.213577Ir铱192.22135.778Pt铂195.0913879Au金196.966514480Hg汞200.5916081Tl铊204.37170.482Pb铅207.2175.083Bi铋208.980415584Po

23、钋20916785At砹210-86Rn氡222-787Fr钫22327088Ra镭226.025422389103锕系104Rf鑪261-105Db262-106Sg263-107Bh262-108Hs265-109Mt265-110Ds-111Rg-112Uub113Uut114Uuq115Uup116Uuh117Uus118Uuo镧系57La镧140.12182.558Ce铈140.115182.559Pr镨140.90765182.860Nd钕144.24182.161Pm钷144.9127181.062Sm钐150.36180.263Eu铕151.965204.264Gd钆157.2

24、5180.265Tb铽158.9253178.266Dy镝162.50177.367Ho钬164.93032176.668Er铒167.26175.769Tm铥168.93421174.670Yb镱173.0419471Lu镥174.967173.4锕系89Ac锕(227)187.890Th钍232.0381179.891Pa钋231.0359160.692U铀238.029138.593Np镎237.048213194Pu钚(244)13195Am镅(243)18496Cm锔(247) 17097Bk锫(247)-98Cf锎(251)18699Es锿(254)186100Fm镄(257)-1

25、01Md钔(258)-102No锘(259)-103Lr铹(260)-1原子量和原子半径数值取自A Periodic Table of Los Alamos National Laboratory所公布的数据。Group123456789101112131415161718周期11H氢2He氦23Li锂4Be铍5B硼6C碳7N氮8O氧9F氟10Ne氖311Na钠12Mg镁13Al铝14Si硅15P磷16S硫17Cl氯18Ar氩419K钾20Ca钙21Sc钪22Ti钛23V钒24Cr铬25Mn锰26Fe铁27Co钴28Ni镍29Cu铜30Zn锌31Ga镓32Ge锗33As砷34Se硒35Br溴3

26、6Kr氪537Rb铷38Sr锶39Y钇40Zr锆41Nb铌42Mo钼43Tc锝44Ru钌45Rh铑46Pd钯47Ag银48Cd镉49In铟50Sn锡51Sb锑52Te碲53I碘54Xe氙655Cs铯56Ba钡56-70镧系*71Lu镥72Hf铪73Ta钽74W钨75Re铼76Os锇77Ir铱78Pt铂79Au金80Hg汞81Tl铊82Pb铅83Bi铋84Po钋85At砹86Rn氡787Fr钫88Ra镭89-102锕系*103Lr铹*104Rf105Db106Sg107Bh108Hs109Mt110Uun111Uuu112Uub113Uut114Uuq115Uup116Uuh117Uus118U

27、uo镧系57La镧58Ce铈59Pr镨60Nd钕61Pm钷62Sm钐63Eu铕64Gd钆65Tb铽66Dy镝67Ho钬68Er铒69Tm铥70Yb镱锕系89Ac锕90Th钍91Pa镤92U铀93Np镎94Pu钚95Am镅*96Cm锔*97Bk锫*98Cf锎*99Es锿*100Fm镄*101Md钔*102No锘*5.5 原子的壳层结构一、量子数的含义及电子运动状态的描述1、主量子数n：电子距核远近，轨道大小2、轨道角动量量子数l：轨道形状3、轨道取向量子数（磁量子数）ml：轨道的空间取向4、自旋取向量子数ms：电子自旋取向二、核外电子的壳层1、壳层：主量子数n相同的电子构成壳层。同一壳层的电子，

28、到核的距离相差不大2、次壳层：角量子数l相同的电子，构成次壳层。每一个次壳层中，可以有2l+1个轨道。每一个轨道上，可以有两个自旋方向相反的电子。主量子数为n的壳层中最多可以有2n2个电子。各个壳层及其次壳层的电子数壳层，n123456最多电子数2n22818325072次壳层，l001012012301234012345最多电子数2(2l+1)2262610261014261014182610141822元素周期及电子在各个壳层的排布1.第一周期 H：1s1，He：1s22.第二周期 Li， 1s22s1 ，Be： 1s22s2 BNe的6种元素 1s22s22p16，3.第二周期 Na，M

29、g：1s22s22p63s12 AlAr的6种元素 1s22s22p63s2 3p164.第四周期 19K，20Ca：Ar4s12 21Sc30Zn： Ar4s23d110 31Ga36Kr： Ar4s23d10 4p16过渡金属的原子态与电子排布为什么K的第19个电子不在3d而在4s？等电子体系：K，Ca+，Sc2+，Ti3+，V4+，Cr5+，Mn6+，核外电子与碱金属原子相同 测量上述体系的光谱，进而确定能级（光谱项） 光谱项越高，能级越低等电子体系的莫塞莱图Z=19,20 能量最低的是2S1/2 ，电子先填4s从Z=21开始，能量最低的是2D3/2，电子先填 4d第五周期元素电子的排布

30、第五周期 从37Rb开始，4d、4f还是空的 但由于5s组态的能量较低，所以电子开始填充5s次壳层 同第四周期相似，5s填满后，填充4d，然后是5p，直至54Xe，5p次壳层填满。 第六周期元素电子的排布第六周期 从55Cs开始，电子首先填充6s次壳层，至56Ba，6s次壳层填满这时4f、5d还是空的，而4f组态的能量比5d要低，所以，6s填满后，开始填充4f57La70Yb，电子填充4f次壳层最后一个电子填在4f次壳层的元素称作镧系，属于稀土金属。在4f之后，电子依次填充5d，然后是6p，直至86Rn。 第七周期元素电子的排布第七周期的情况与第六周期相似从87Fr开始，电子首先填充7s，7s

31、填满后，有两种元素（89Ac和90Th）先填充6d，然后从91Pa开始，主要填充5f（锕系）。只有5种元素，88Ra92U是天然存在的，87Fr的半衰期只有14min，可以在核裂变过程中产生。93号之后的元素都是人工制造的93Np111Rg等19种元素已经获得正式命名112号之后的元素只有符号，尚未正式命名，目前已制造出118号元素，符号为118Uuo。 稀土元素57La系：价电子为4f电子，之前5s5p6s已填满。即价电子4f在内壳层。89Ac系：价电子为5f电子，在内壳层。由于受到外层电子的屏蔽，价电子较少受到外界环境的影响。稀土元素有特殊的性质。例如，在固体中，其发光仍为线谱。三、基态原

32、子的电子组态1、电子组态决定原子的状态，即能态2、核外电子排列的原则：（1）Pauli原理（2）能量最低原则3、电子排布次序（由光谱测量定出）4、在次壳层内，按Hund定则，S大能级低电子的自旋平行时，该次壳层能量低四、对同科电子的Hund附加定则次壳层的电子数小于半满时，J最小的能量最低。正常次序次壳层的电子数大于半满时，J最大的能量最低。倒转次序（反常次序）基态举例5.7 X射线的发现及测量一、1895年11月8日，德国维尔茨堡大学教授 W.C.Rntgen在阴极射线管的放电实验中首次发现了X射线。用黑纸包裹的射线管使得铂氰酸钡BaPt(CN)6发出荧光1901年获得第一届诺贝尔物理学奖W

33、ilhelm Rntgens work room.第一张X射线照片1895年12月22日，伦琴为他的夫人拍摄了历史上第一张X射线照片。“我见到了自己死后的模样！” 伦琴夫人看到清晰的手骨时，忍不住发出的惊叫An X-ray picture (radiograph), taken by Wilhelm Rntgen, of Albert von Kllikers hand. 发现X射线的巨大影响1895年12月28日，伦琴向德国维尔茨堡物理学医学学会递交了论文关于一种新的射线1896年1月5日，一家奥地利报纸报道了伦琴的新发现。X射线发现为伦琴赢得了巨大的声誉，包括德国在内的不少国家将X射线命名

34、为伦琴射线。X射线的发现引起了极大的轰动，科学家们立刻放下手头的工作开始研究X射线，社会公众也对这种射线兴趣盎然。受伦琴发现的启发，科学家很快发现了其它种种不可见辐射，如物质的放射性、射线、射线、射线等，这些研究工作很快导致了原子结构的发现。伦琴在1895年的发现，揭开了近代物理学研究的序幕，标志着原子时代的开始。二、X射线管K：灯丝，阴极，发射电子A：阳极，靶，受加速电子轰击发出X射线Be窗真空二极管铜衬，散热，冷却管压105106V早期的X射线管就是阴极射线管，但在当时，真空度较差克鲁克斯、赫兹、希托夫（Johann Wilhelm Hittorf）、特斯拉（Nikola Tesla）以及

35、勒纳德等物理学家所研制的不同种类真空放电管 改进后的X射线管高真空，X射线窗口，阴极加热，阳极冷却库利吉管现在的X射线管Philips Kenotron type 28136 1400mA 125KVSiemens Kenotron HV X-Ray rectifying tube. 125 KV 1400mA used for X-Ray power supply. Click on the tube to see the burning filament.转靶X射线管结构示意图 Burn marks on the target.医用X射线机X射线的性质起初，W.L.Bragg认为X射线是粒

36、子束流1905年，Barkla发现了X射线的偏振，认为X射线具有波动性，是横波巴克拉X射线双散射实验查尔斯格洛弗巴克拉 （18771944）(Charles Glover Barkla) for his discovery of the characteristic Rntgen radiation of the elementsCharles Glover Barkla 1877-1944，Edinburgh University，Edinburgh, United KingdomX射线衍射的发现1912年，根据慕尼黑大学 Laue的建议，W.Fredrich和Knipping发现了X射线在

37、晶体中的衍射，证明了X射线是电磁波最早的几张X射线衍射照片闪锌矿晶体的衍射照片Laue对衍射图的解释X射线的特性具有显著的波粒二象性波动性：干涉、衍射、散射、反射、折射粒子性：电离气体、光电效应、Compton效应、荧光效应、单光子记录0.10.0110-3nm110100nm5025eVMeV硬X-Ray软X-Ray-RayUVU100eV1keV10keV100keVESir William Henry Bragg 1862-1942 William Lawrence Bragg1890(in Adelaide, Australia)- 1971 Max von Laue1879 -196

38、0 London University London, United Kingdom 1915 Victoria University Manchester, United Kingdom1815 Frankfurt-on-the-Main University Frankfurt-on-the-Main, Germany 1914X射线在晶体中的衍射测量晶体的晶格常数，确定晶体的结构标定X射线的波长X射线的光谱一、由带状的连续谱（白光）和细锐的线状谱（特征谱、标识谱）组成1、连续谱：存在一个由管压决定的短波限，随管压的升高而变短，与阳极靶的材料无关产生的机制是轫致辐射（刹车辐射）：高速电子由

39、于突然减速而将其动能全部或部分转化为辐射（X射线）X-ray spectrum of molybdenum(Mo) as a function of applied voltage连续谱（轫致辐射谱）短波限由于减速是一个过程，所以同时产生较长波长的连续谱被加速的电子碰到阳极突然减速停止，动能全部或部分转变为电磁辐射能加速电压2、标识谱在管压达到一定值时产生，与阳极靶材料有关可以分为几个谱线系，按辐射硬度（波长的长短）记为K，L，M，N，Moseley定律（1913年发现，26岁）H.G.J.Moseley,1887-1915Moseley的实验装置Moseley的实验结果莫塞莱绘制的K线系图线

40、 Wavelength109cmSquare root of frequency 108从Al到Au，X射线标识谱的规律不同元素的相应谱线位置依次变化，没有周期性非价电子跃迁辐射；谱线系的结构与元素所处的化学环境无关因为内壳层电子受到外层电子的屏蔽可以推断由内壳层电子跃迁产生电离态能级基态或激发态能级标识谱的发射机理1、标识谱的激发与辐射K线系：n=1壳层的一个电子被电离，而产生一个空位，同时原子被激发到电离态的高能级；然后一个外壳层电子跃迁填补此空位，多余的能量以X射线光子辐射。n=1共有2个电子，产生一个空位时，对于外壳层电子的有效核电荷数为Z-1L线系：n=2壳层一个电子被电离。对于L1

41、系，有效电荷数为Z-7.42、电离态能级能级和谱线的标记n=1，2，3，4，5， K，L，M，N，O，跃迁的选择定则：电离态，只有一个电子被电离，能级是倒转次序L线系M线系K线系激发态吸收1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s2内壳层都是排满的基态镉原子电离态能级图铀原子电离态能级图X-ray K-series spectral line wavelengths (nm) for some common target materialsTargetKKKKFe0.175660.174420.1936040.193998Ni0.150010.148860.1657910.

42、166175Cu0.1392220.1381090.1540560.154439Zr0.0701730.0689930.0785930.079015Mo0.0632290.0620990.0709300.071359Auger（俄歇）效应电子跃迁补空时，不发射出X射线光子，而是使内壳层的另一个电子被电离。被电离出的电子称为Auger电子。由于只有表面处的Auger电子才能从材料中射出，所以该效应被用作材料表面成分的研究。从材料中逸出的电子Auger电子X射线管与X射线机X射线管：阴极（电子枪）、阳极（靶），真空系统、聚焦系统（聚焦罩）、冷却系统、窗口X射线管的主要谱线L线系M线系K线系激发态吸收Cu靶管压标识谱强度谱线强度与电流电压