elektrondiffrakció

Elektrondiffraksjon er et fenomen der elektroner med høy energi blir spredt av en krystall på en måte som avslører materialets struktur. Ifølge de Broglie har elektroner bølgenatur, og diffraksjonen gir mønstre som speiler gitteret i krystallen. Fenomenet ble først tydelig demonstrert av Davisson og Germer i 1927 og har siden vært grunnleggende i studier av krystallstrukturer.

Den karakteristiske elektromagnetiske diffraksjonen avhenger av elektronets bølgelengde, λ = h/p. For ikke-relativistiske hastigheter er λ omtrent 12,3 Å delte på sqrt(V) der V er akselerasjons-spenningen i volt; ved høyere V må relativistiske korrigeringer tas i betraktning. Diffraction oppstår når Bragg-ligningen nλ = 2d sin θ eller tilsvarende Laue-forhold er tilfredsstilt med de aktuelle gitterplanene i krystallen. I praksis blir diffraksjon mønsteret ofte visualisert gjennom Ewald-sfæren og den reciprocal lattice.

I praksis skilles det mellom enkeltkrystall-prøver og polykrystallinske prøver. I transmitterelektronmikroskopi (TEM) brukes elektron-diffraksjon som SAED (selected-area electron diffraction) for å bestemme krystalorientering og faseinnhold. Enkeltkrystaller gir diskrete speilpunkter, mens polykrystaller gir ringer. Kikuchi-linjer og dynamisk diffraksjon oppstår ved tykkere prøver og flerfoldige scattering-scenarioer, og påvirker intensitet og tolkning.

Anvendelser inkluderer analyse av krystallstruktur, latticeparametere og orienteringer i materialer, samt studier av faser og defect-strukturer. Begrensninger omfatter stråleskade, multiple scattering og behovet for tolkning basert på passende teoretiske modeller.