更新时间：2024-09-21 17:33
卡尔·曼内·乔治·西格巴恩（1886年12月3日 - 1978年9月26日），瑞典物理学家，因在X射线光谱学领域的发现和研究而获得1924年诺贝尔物理学奖。
卡尔·西格巴恩1886年12月3日生于瑞典南部的厄勒布鲁城，是乔治·西格巴恩和他的妻子艾玛·泽特贝里的儿子。1906年中学毕业后，进入隆德县（Lund）大学，并于1911年以“磁场测量”为题获博士学位。1907年—1911年在隆德大学物理研究所当著名光谱学家里德伯的助教，1920年里德伯去世后，接任物理学教授，1923年担任乌普沙拉大学物理学教授。1937年任瑞典皇家科学院实验物理学教授，同年瑞典皇家科学院诺贝尔研究所物理部成立，卡尔·西格班任第一届主任。1988年，该研究所更名为曼内·西格巴恩研究所（MSI）。卡尔·西格班于1964年退休，1978年9月26日逝世。他的儿子凯·西格班（Kai M.Siegbahn，1918—2007）也是著名的物理学家，并因在高分辨率电子能谱学所作的贡献而获得1981年的诺贝尔奖。
1895年威廉·伦琴发现X射线时，还没有建立X射线谱的概念，也没有任何实验证据证明X射线具有一定的分布特性。查尔斯·巴克拉第一次发现在一个实验中，不管元素已化合成什么化合物，它们总是发射一种硬度的X射线。这说明X射线具有标识特定元素的特性。当原子量增大时，标识X射线的穿透本领会随着增大。也就是说，X射线变得越来越硬。当原子量很高时却又出现一种软得多的成分。这是一种特殊的标识辐射。巴克拉发现这种新标识辐射的穿透本领也随元素原子量的增大而增大。巴克拉把这两种X辐射分别称之为K辐射和L辐射，可以说，他已经开始进入X射线谱的范畴了。马克斯·冯·劳厄发现X射线衍射对说明X射线的波动性具有决定性的意义。X射线既然是波，就可以像可见光一样，用波长来表征不同成分的X射线。劳厄的发现不仅说明了X射线的特性和晶体点阵的真实性，还为科学提供了新的研究方法。这就是用晶体分析X射线。正是在这一基础上，布拉格父子成功地解释了X射线衍射图像，并且设计出了有效的X射线光谱仪。这一X射线光谱仪为研究X射线谱奠定了基础。莫塞莱用布拉格X射线光谱仪研究不同元素的X射线，取得了重大成果。他从照相所得的各种元素的X射线辐射，证明K辐射是由两条谱线组成，L辐射是由四条谱线组成。莫塞莱把各种元素的X射线谱线排列在一起，发现了一个极其简单的数学定律，根据这一定律，根据谱线位置决定的频率和波长可从所谓的原子序数得到。原子序数把各种元素基本上按原子量递增的顺序排列成一个系列，可是却比按原子量递增排列得到更合理的顺序。科学界公认莫塞莱应与查尔斯·巴克拉共享1917年诺贝尔物理学奖，可惜，莫塞莱于1915年不幸死在欧洲战场上。
他们的工作被卡尔·西格班继承和发展。卡尔·西格班发展了新的方法，设计了新仪器。他改进了真空泵的设计，特别是分子泵。他设计的X射线管，可使曝光时间大大缩短，从而使他的测量精度大为提高。因此他能够对X射线谱系作出精确的分析，首先他验证了巴克拉用吸收方法测出的K系和L系，同时他又发现了M系。他测量波长的精确度比莫塞莱提高了1000倍。他证明了莫塞莱的K谱系一般都是双线，他还在50种元素的X谱线中找到了28条L系谱线和24条M系谱线。卡尔·西格班的工作支持了奥格·玻尔等人把原子中电子按壳层排列的观点。卡尔·西格班和他的同事还从各种元素的标识X辐射整理出系统的规律，对原子的电子壳层的能量和辐射条件建立了完整的知识，同时也为与之有关的现象作出量子理论解释建立了坚实的经验基础。卡尔·西格班在他的《伦琴射线谱学》一书中对这方面的成果作了全面总结。该书的德文版于1923年出版，英文版于次年出版，这是一部经典的科学著作。卡尔·西格班的X射线谱仪测量精度非常之高，以致于30年后还一直在许多方面得到应用。他利用两个显微镜，架在精密的测角器对角线两端，可读到角度的十分之几秒，整个光谱仪处于恒温状态。
卡尔·西格班的早期工作是研究电磁问题。1914年开始，西格巴从对电磁学的研究转向X射线光谱学。为此，他在隆德大学创建了著名的光谱学实验室。1921年，他设计了研究光谱用的真空分光镜。他先把要分析鉴定的材料涂在X射线管的阳极板上做为靶标，再用阴极发出的电子去冲击阳极板，使其受激发，发出标识X射线。然后，用他所发明的分光镜来观察X射线光谱，并用摄谱仪摄下光谱照片。利用这种方法，他测量、分析并确定了92种元素的原子所发射的标识X射线。这些元素的X射线标识谱间的相对简易性和紧密相似性使他确信这些辐射起源于原子内部而与外围电子结构所支配的复杂光谱线及化学性质无关。他证明了查尔斯·巴克拉发现的K辐射与L辐射的确存在。
从威廉·伦琴开始，人们一直试图证明X射线是一种波长短的电磁辐射。1924年，西格班用棱镜演示X射线的折射获得成功，从而完成了这一历史使命。1937年以后，卡尔·西格班领导的研究所致力于研究核物理问题。为此目的，1939年建造了一台可把核加速至5MeV～6MeV能量的回旋加速器。不久又改建成可使氘核加速到30MeV能量的更大的回旋加速器。除此之外，又建立了400000V的高压发生器。1962年此设备改建为1.5百万V的发电站。为了研究不同放射性同位素的能量和辐射，在研究所里还建造了一台电磁分离器，并设计和建造了用于不同目的的各种新型β谱仪。用这些技术设备和后来研究出来的一些恰当的方法，卡尔·西格班和他的同事们开展了一系列重要研究。他们研究了不稳定原子核的辐射过程和不同类型的核反应，并且精确地测量了原子核的磁特性。卡尔·西格班和他的同事们还进行了其它项目的研究，例如建造了一台新型的电子显微镜和能自动工作的光栅刻线机（精度可达每毫米1800条线），这种光栅特别适合于X射线和远紫外区。在他的研究所里，一大群年轻的科学家，包括许多来自国外的，参加到了原子核及其放射特性的研究之中。
衍射现象。
（1）如果被靶阻挡的电子的能量，不越过一定限度时，只发射连续光谱的辐射。这种辐射叫做轫致辐射，连续光谱的性质和靶材料无关。
（2）一种不连续的，它只有几条特殊的线状光谱，这种发射线状光谱的辐射叫做特征辐射，特征光谱和靶材料有关。
医用诊断X线机是医学上常用的辅助检查方法之一。临床上常用的x线检查方法有透视和摄片两种。透视较经济、方便，并可随意变动受检部位作多方面的观察，但不能留下客观的记录，也不易分辨细节。摄片能使受检部位结构清晰地显示于x线片上，并可作为客观记录长期保存，以便在需要时随时加以研究或在复查时作比较。必要时还可作x线特殊检查，如断层摄影、记波摄影以及造影检查等。选择何种x线检查方法，必须根据受检查的具体情况，从解决疾病（尤其是骨科疾病）的要求和临床需要而定。x线检查仅是临床辅助诊断方法之一。
晶体的点阵结构对X射线可产生显著的衍射作用，X射线衍射法已成为研究晶体结构、形貌和各种缺陷的重要手段。
X射线具有很强的穿透力，医学上常用作透视检查。晶体的点阵结构对X射线可产生显著的衍射作用，X射线衍射法已成为研究晶体结构、形貌和各种缺陷的重要手段。
儿子凯伊·西格巴恩（1918～）1981年分享物理学奖。获得诺贝尔奖的机会本来就非常之小，但曾有6次是父子二人都曾接受过这项殊荣，凯·西格巴恩是在1981年得的奖，其父卡尔·曼内·乔治·西格巴恩则于1924年获得。在获奖致辞中，凯说:“如果你每天从早饭的时候起就开始讨论物理学，那肯定是大有好处的。”显然，凯跟他的父亲学得很好，因为他们父子二人都是因为在光谱学上的成就而获奖。光谱学是检测粒子和测量其能量的一门学科。老西格巴恩的获奖是因为X射线光谱学的研究。
因在X射线光谱学方面的研究和发现，获得了1924年度的诺贝尔物理学奖。他证明了查尔斯·巴克拉发现的K辐射与L辐射的确存在。他还发现了另一谱线系，即M系。西格班光谱仪的高度分辨率显示了莫塞莱所发现的K谱线为双线。他在L系中发现了28条谱线，在M系中发现了24条谱线。他的工作支持波尔等科学家关于原子内电子按照壳层排列的观点。
卡尔·西格班精确测定了这些谱线实际上是由许多细线组成的，说明这些能级还可分为更精细的结构。这一切就成了人们研究原子结构的基础。可见，X射线光谱学为原子物理学提供的丰富资料具有何等重要的价值。他为适应不同波长的测量精心改进X射线光谱仪、改进X射线管，发现标识谱中M和N线系所做的重要贡献；精益求精、努力改进仪器装置、善于学习是他成功的重要因素。