X射线光谱的结构与解析：连续与特征光谱的区别

X射线管产生的X射线，其波长分布相当复杂。这些射线可以根据波长特性分为两大类：连续光谱和特征光谱（如图1.4所示）。特征光谱仅与靶材料中的元素成分相关。这两种类型的射线是由不同的物理机制产生的：当高速运动的电子撞击阳极靶时，与靶原子发生碰撞并突然减速，这一过程会产生辐射，即韧致辐射（也被称为刹车辐射）。这种辐射的波长从某个最短波长开始，连续地向长波方向扩展，从而形成了连续谱。另一方面，高速电子与靶原子的碰撞也可能导致靶原子电离并被激发到更高的能级。当这些激发态的原子回到基态时，会释放出具有特定能量的光子，即产生特征光谱（或称为线光谱）。

1.1 ◇ 连续光谱 

连续光谱，也被称为“白色"X射线，涵盖了从短波限λ0开始的所有波长范围。其强度随波长的变化而连续调整，从短波限开始，随着波长的增加，强度迅速攀升至一个峰值后逐渐减弱，最终趋近于零（如图1.4所示）。连续光谱的短波限λ0仅与X射线管的工作高压相关。对于衍射分析用的X射线管，其额定工作高压通常为50kV（或60kV）。

尽管目前尚无简单的理论能全面清晰地解释连续光谱的变化现象，但 quantum theory can provide some understanding. 该理论指出，当能量为eV的电子与物质发生碰撞并产生光量子时，光量子的能量不会超过电子的能量。因此，辐射必然存在一个频率上限ν0，即短波限λ0。运动速度最快的电子在撞击靶时所具有的能量可表示为EeV，其中e为电子电荷，V为外加电压。根据电磁波能量与其频率的关系（式1.1），以及普朗克常数h的存在，我们可以推导出此频率上限值。

式1.1表达的关系中，C代表光速。若外加电压V以伏特为单位，波长λ以Å为单位，则短波极限λ0可表示为：

对于峰值电压为40kV的X射线管，其短波限λ可表示为：

这一结果已经过实验验证。同时，连续光谱强度最大值对应的波长λmax与λ0之间存在近似关系。

在光谱理论中，当电子射入物质后速度减慢并在发生有效碰撞前产生光量子，其能量会相应减少。由于诸多因素的影响，使得能够发生有效碰撞的电子速度取值范围广泛，因此形成了连续光谱的特性。

实验结果指出，X射线管阳极所接受的能量与高压成正比，同时，输出辐射能占所得总能量的比例也与原子序数Z和高压V成正比。由此可以推导出，光谱的总能量与ZV2成正比。这意味着，在特定的工作条件（如管电流和管电压）下，为了获得“白色"辐射，选择重元素金属作为靶材的X射线管将更为合适。

对于晶体衍射实验，连续光谱可能会对衍射结果产生不利影响，因此需要适当调整X射线管的工作条件，并采取必要的措施来去除连续光谱的影响。

在X射线管产生的X射线波长谱中，