전자껍질의 빈자리
원자의 안쪽 껍질에서 전자가 빠져나가면 빈자리가 남는다. 다른 전자가 그 자리를 채우면서 더 낮은 에너지 상태로 이동할 때 차이에 해당하는 에너지를 X선 광자로 내보낼 수 있다. 이 설명에서 바뀌는 것은 전자의 상태이며 원자핵의 양성자 수가 아니다.
원소마다 다른 신호
전자 에너지 준위는 원소에 따라 다르다. 따라서 어떤 준위 사이의 전이에서 나온 X선인지 분석하면 원소에 관한 정보를 얻는다. 특성이라는 이름은 모든 물질이 같은 에너지의 X선을 낸다는 뜻과 반대로, 원소의 전자 구조가 방출 신호에 반영된다는 의미이다.
에너지 차이의 예
가상의 두 전자 준위 사이 에너지 차이가 2 keV라면 그 전이에 대응하는 광자 에너지도 약 2 keV이다. 이 값은 이해를 위한 가상 수치이며 특정 원소의 표준값을 뜻하지 않는다. 다른 전이의 에너지 차이가 두 배라면 광자 에너지도 두 배가 된다.
원소 분석에 활용하기
미세 영역에서 나온 특성 X선을 분석하면 어떤 원소가 포함되었는지 조사할 수 있다. 정성 분석은 원소의 종류를, 정량 분석은 그 양을 다루며 서로 다른 질문이다. 방출 신호가 존재한다는 사실과 정확한 함량 수치를 얻었다는 주장을 구분해야 한다.