Charakteristische Strahlung ist eine Art von Energieemission, die für die Röntgenproduktion relevant ist. Diese Energieemission tritt auf, wenn ein sich schnell bewegendes Elektron mit einem K-Shell-Elektron kollidiert, das Elektron in der K-Shell wird ausgestoßen (vorausgesetzt, die Energie des einfallenden Elektrons ist größer als die Bindungsenergie des K-Shell-Elektrons) und hinterlässt ein ‚Loch‘. Ein Außenschalenelektron füllt dieses Loch (aus der L-Schale, M-Schale usw. ) mit einer Emission eines einzelnen Röntgenphotons, manchmal auch als charakteristisches Photon bezeichnet, mit einem Energieniveau, das der Energieniveaudifferenz zwischen dem am Übergang beteiligten Elektron der äußeren und inneren Schale entspricht.
Im Gegensatz zum kontinuierlichen Spektrum der Bremsstrahlungsstrahlung wird die charakteristische Strahlung durch ein Linienspektrum dargestellt. Da jedes Element eine spezifische Anordnung von Elektronen auf diskretem Energieniveau aufweist, kann erkannt werden, dass die aus solchen Wechselwirkungen erzeugte Strahlung für das betreffende Element ‚charakteristisch‘ ist.
Zum Beispiel erzeugen in einem Wolfram-Target Elektronenübergänge von der L-Schale zur K-Schale Röntgenphotonen von 57,98 und 59,32 keV. Die beiden Energieniveaus sind das Ergebnis des Pauli-Ausschlussprinzips, das besagt, dass keine zwei Teilchen mit halbzahligem Spin (wie Elektronen) in einem Atom gleichzeitig genau denselben Energiezustand einnehmen können; Daher repräsentiert die K-Schale zwei verschiedene Energiezustände, die L-Schale acht Zustände und so weiter.
Wenn ein Elektron von der L-Schale auf die K-Schale fällt (kaskadiert), wird der emittierte Röntgenstrahl als K-Alpha-Röntgenstrahl bezeichnet. Wenn ein Elektron von der M-Schale auf die K-Schale fällt, wird der emittierte Röntgenstrahl als K-Beta-Röntgenstrahl bezeichnet1. Es ist jedoch möglich, ML-Übergänge usw. zu haben, aber ihre Wahrscheinlichkeit ist so gering, dass sie sicher ignoriert werden können.
Jedes Element unterscheidet sich in nuklearen Bindungsenergien, und die charakteristische Strahlung hängt von der Bindungsenergie eines bestimmten Elements ab.
Charakteristische Strahlung existiert nie isoliert und die Linienspektren werden üblicherweise den kontinuierlichen Spektren der Bremsstrahlungsstrahlung überlagert.
