主题:【原创】能谱分析中,为何一个元素会出现多个谱峰

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sept
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看到有网友提问,看到能谱谱图时,同一种元素,为何会标定出不同的谱峰呢?
这其实与该元素核外电子层有关,在这里我们尝试讨论一二,欢迎大家一起探讨

当电子束照射样品时,从微观来看,原子的最内层电子首先激发出去,之后为了维护系统稳定性,外层电子就会跃迁至内层电子,由于两层电子能量不同,跃迁过程中就会释放出额外能量,该额外能量就是特征x射线。也是我们能谱仪需要捕捉的信号。因为不同原子的核外电子层能量不同,跃迁后释放的能量也不同,据此我们就可以判断该样品的元素种类以及含量多少。

我们知道,原子是由原子核及核外电子构成,其中核外电子可以从内到外分为K层、L层、M层、N层……层,当K层电子激发出后,L层电子跃迁到K层,此时就释放出K alpha X射线,而当M层电子跃迁到K层时,Kbeta x射线释放,此时不论Kalpha亦或Kbeta均被称为K线系。

而当M层电子跃迁到L层时,Lalpha 被释放,N层跃迁到L层,Lbeta被释放,此均被称为L线系

其实简单来讲,就是跃迁到层就叫K线系,跃迁到L层就叫L线系,只不过根据相邻层还是间隔层来命名alpha\beta\gamma……如下图所示


而这些线系显示到谱图上就有了不同位置不同高低的谱峰,如下图



此处,最左端0.9297即是L线系的谱峰,通常能量较低,用较低的加速电压即可激发出来
8.0413的位置正是Kalpha的峰位,右边较低的峰位是Kbeta,K线系的能量较高,需要更高的加速电压才可以激发出来

对于Cu样品,如果我们选择一个合适的加速电压(如20kV)我们基本可以获得三个谱峰,判断该线系是否为铜可以结合Kbeta的位置及高度、L线的位置来分析。
因为不同电子层的跃迁能量固定,那么谱图上显示的K、L的线系位置固定,而且Kalpha和kbeta的高度比例也固定,如果符合以上条件,那就可以确定该谱峰为Cu

对于INCA软件,如果在元素周期表上点击任一元素,都可以在谱峰上以不同颜色来显示该元素所有线系的位置,红色为K线系,绿色为L线系,粉色为M线系,如下图



根据此理论,大家也可以注意到,为什么目前能谱仪不能分析Be以前的元素呢?对于Li来说,核外三个电子,内层电子跃迁后,外层电子补位会释放出0.0544keV的能量,该能量过低,而且大大低于能谱能量分辨率,目前很难用能谱检测的方法鉴别。
而对于H,He来说只有单层电子,即使跃迁后也无外层电子补位,自然也无X射线产生,所以能谱无法检测H,He。

目前优质能谱仪的检测元素从Be开始。
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fengyonghe
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H元素核外有一个电子, He元素核外有两个电子, Li元素核外有三个电子。
sept
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昨天写的时候脑子糊涂了
冯老师说的对啊,对于Li来说,应该是核外三个电子,内层电子跃迁后,外层电子补位会释放出0.0544keV的能量,该能量过低,而且大大低于能谱能量分辨率,目前很难用能谱检测的方法鉴别。
而对于H,He来说只有单层电子,无法跃迁。
xx2882xx
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sept
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因为担心阅者混乱,特在原文处修改冯老师提到的错误,bow
小M
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经常有不懂的测试者问这个问题,有些人甚至把Kα当成钾元素,说样品里面没有钾
毒菇九剑
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zhangxin60383
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wufulian
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因为看到陌生词(能谱)进来的,果然没看懂,太伤心了。
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2012/6/21 16:37:14 Last edit by wufulian
xmbtgwch
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搬个板凳坐着,看各位高手怎么说,学习一下
山里羊
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能谱有没有象发射光谱一样有制作的标准谱图吗?今用能谱分析某材料发现有高含量铒元素(可材料中绝对不含铒),想知道是何元素干扰