X線のグラフはλ₀で最小値を取り、連続的に変化する部分 連続X線 と、するどい山を持つ 固有X線(特性X線) が発生します。

λ₁やλ₂のような波長をもつX線が 固有X線 ですね。ここでは 固有X線 について解説しましょう。

一体どのようにして固有X線は生まれるのでしょうか。注目したいのは、X線を発生させる装置の中にある斜めにカットされた金属、ターゲットです。

ターゲットを構成する物質をミクロの視点で見ると、原子核があり、そのまわりを軌道電子が回っています。フィラメントから放出され加速した電子が、軌道の一番内側を回っている電子を弾き飛ばしたとしましょう。すると空席が生まれ、外側を回っている軌道電子、つまり、よりエネルギー準位の高い電子がその空席を埋めようとします。これはエネルギーがより低い方が安定するからです。

電子が高いエネルギー準位E_nから低いエネルギー準位E_n'へ移動すると、E_n-E_n'をエネルギーとする 光子が放出 されますね。

エネルギー準位の差が光子の持つエネルギーに変わるということは、ν＝c/λの関係から放出される光子の波長もエネルギー準位の差で決まります。エネルギー準位は飛び飛びの値をとるため、固有X線の波長も飛び飛びの値をとるのです。

なぜ、固有X線が特定の値をとるのか、その理由をしっかり押さえておきましょう。