Diffraktionsbilder

Diffraktionsbilder sind Bilder, die die Beugungsmuster widerspiegeln, die entstehen, wenn Wellen wie Licht, Elektronen oder Röntgenstrahlen durch oder an einer periodischen Struktur wie einem Kristallgitter, einem optischen Gitter oder einer dünnen Probe hindurchtreten. Das aufgezeichnete Muster enthält Informationen über die räumliche Ordnung der Struktur.

In der Theorie entstehen Diffraktionsbilder durch Interferenz von vielen Teilstrahlen. Im Fernfeld (Fraunhofer-Beugung) lässt sich aus dem Beugungsmuster die Anordnung der Ebenen bzw. Spalten rekonstruieren. Die Beugung bei Kristallen wird durch Bragg-Beziehungen beschrieben, die die Winkel der auftretenden Reflexe mit den Abständen der Ebenen verknüpfen. Die Intensität im Diffraktionsbild hängt von den Struktur-Faktoren ab, und das Muster lässt sich als Abbildung des reziproken Raums interpretieren.

In der Kristallographie und Festkörperphysik werden Diffraktionsbilder häufig mit Röntgen- oder Elektronenstrahlen aufgenommen. Die Diffraktionsbilder einer Kristallprobe zeigen oft scharfe Reflexe, deren Positionen und Stärken zur Bestimmung der Gitterparameter, der Symmetrie und der atomaren Anordnung genutzt werden. Bei Pulverproben entstehen ringförmige Muster (Debye-Scherrer-Ringe); bei gekrümmten oder anisotropen Kristallen treten charakteristische Spot- oder Kikuchi-Muster auf. Moderne Detektoren wie CCD- oder CMOS-Detektoren ermöglichen eine schnelle, digitale Auswertung und die Erzeugung von 3D-Strukturmodellen durch Rotationssammlung.

Diffraktionsbilder dienen der Bestimmung von Kristallstrukturen, der Charakterisierung von Phasen, der Qualitätssicherung in Materialien und der Grundlagenforschung zur Wellencharakter von Teilchen.