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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，他首先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，以至于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。
X射线的研究方法
卡尔·西格班和他的学生们还创造了一种方法，可以根据X射线光谱分析确定未知材料的成分。
这种方法是将未知材料在两束X射线下曝光，从所得X射线光谱的分布可以确定从原子序数为11的钠到原子序数为92的铀之间的全部元素。
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射线管的阳极板上作为靶标，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。
他证明了巴克拉发现的K辐射与L辐射的确存在。
另外，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。
从伦琴开始，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年建造了一台可把氘核加速至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。
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