主题：【原创】能谱分析中，为何一个元素会出现多个谱峰

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。