当原子中壳层电子吸收的能量大于其结合能时，电子将脱离原子核的束缚，离开原子成为自由电子，这个过程称为电离。当原子吸收一定大小的能量后电子将自发地从低能级过渡到某一较高能级上，这一过程称为激发。原子所处的状态是激发态。N=2的能量状态称为第一激发态，n=3的能量状态称为第二激发态。处于激发态的原子，在极短时间内，外层电子或自由电子将自发地填充处于激发态的原子的空位，同时释放一个能量等于两能级之差的光子，这一过程称为跃迁。以后讲述的特征X线（特征光子）就是根据这个道理产生的。