Различают два вида рентгеновского излучения - тормозное и характеристическое.
Тормозное излучение получается при не слишком больших энергиях бомбардирующих атом электронов. Это излучение обладает сплошным спектром и не зависит от материала антикатода. С увеличением энергии бомбардирующих электронов происходит вырывание электронов из внутренних оболочек атома, появляются резкие линии характеристического излучения. Частоты этих линий зависит от природы вещества антикатода.
Рентгеновские спектры состоят из нескольких серий: К, L, М, N и О. Каждая серия содержит несколько линий α, β, γ,... Спектры разных электронов имеют сходный характер.
Если вырывается один из электронов К-слоя, то освободившееся место может быть занято электроном из какого-либо внешнего слоя (L, М, N и т.д.). При этом возникает К-серия. Аналогично возникают и другие серии.
Физик Мозли установил, что частоты линий рентгеновского спектра связаны с атомным номером z испускающего их элемента:
Для линии Кα:
;
Для линии Кβ:
;
Для линии Lα:
,
и т.д.
В общем виде формула Мозли имеет вид:
,
или:
, (9.4)
где с и σ – константы, и выражает закон Мозли — корень квадратный из частоты является линейной функцией атомного номера z .
Этот закон в квантовой механике нашел следующее объяснение: линия с частотами определяемыми выражением (9.4), совпадают с линиями, испускаемыми при переходе электрона, находящегося в поле заряда (z – σ)е, с уровня п2 на уровень п1, причем электрон находится под воздействием ядра, ослабленного действием окружающих ядро остальных электронов. Это экранирующее действие внутренних электронов и учитывает поправка σ. Итак, рентгеновское характеристическое излучение описывается законом Мозли и возникает, когда у атома удален один внутренний электрон. В этом случае внешний электрон «спрыгивает вниз» и замещает внутренний электрон, испускается энергия в тысячи раз превышающая обычную.