electrondiffraktsiooni

Electrondiffraktsioon on nähtus, kus elektronid diffraktsioonivad, kui nad läbivad kristallilise või muu hajutava struktuuri. See tuleneb elektronide laineomadustest ja de Broglie hüpoteesist, mille kohaselt osakesed omavad lainet ning nende lainepikkus on λ = h/p. Kui elektronid on kiirendatud pingega V, on nende impuls p ≈ sqrt(2 m e V) ja lainepikkus ligikaudu λ ≈ h / sqrt(2 m e V) ehk umbes 0,1 nm tasemel sõltuvalt pingest.

Ajalugu ja tähendus: Esimene katse elektronide diffraktsiooni näitamiseks teostasid Davisson ja Germer 1927. aastal kõrgendatud Ni-kristallil, mis kinnitas de Broglie teooriat. Varasemad ja järelmõõtmised G. P. Thomsonilt aitasid samuti tõestada elektronide lainepikkust ja laine-pilti dualismi.

Tööpõhimõtted: Diffraktsioon tekib, kui elektronide laine interfereerub kristallikihtide või teiste hajutavate struktuuride vastu. Bragg'i seadust saab rakendada elektronide difraktsioonil: nλ = 2d sin θ, kus d on kihtide vahe ja θ vastuvõetud nurk. Polykrystallilistes materjalides ilmuvad difraktsioonimustrid kui rõngad; ühe kristalliga puhul võimaldavad difraktsioonimustrid määrata kristallvõre suurusi ja orientatsiooni. Diffraktsiooni tehnikaid kasutatakse laialdaselt elektronmikroskoopias (TEM ja SAED), pinnade uurimisel LEED-is ning molekulide struktuuride hindamisel gaasilises diffraktsioonis.

Rakendused ja piirangud: Elektrondiffraktsioon võimaldab materjalide ja molekulide struktuuri kõrgjälgit täpsusega määrata ning aidata kaasa ruumilise korralduse mõistmisele. Piirangud tulenevad mitmekordse difraktsiooni mõjudest, vajadusest sobiva paksusega ja korraldusega näidustest ning relativistlike korrigeeringute vajadusest kõrgetel kiiruspingetel ning näidustuste kahjustumisohust.