elektrondiffrakcióval

Az elektron-diffrakció az a jelenség, amikor az elektronok hullámszerű természetük révén diffrakciós mintázatot hoznak létre diffraktáló rétegeken, például kristályokon vagy vékony rétegeken. A hulláminformációt a de Broglie-kép alapján írjuk le: minden részecskének van hullámhossza, amely a momentumától függ. Az elektron-diffrakció a kvantummechanika hullámhalmazát tükrözi, és fontos eszköze a kristálytani leírások és anyagstruktúra megértésének.

Historikailag mérföldkő volt a Davisson–Germer-kísérlet (1927), amely megfigyelte az elektronok diffrakcióját egy kristályon keresztül, és így megerősítette az elektronok hullámtulajdonságát, alapot adva a kvantummechanika gyakorlati alkalmazásainak.

Fizikai alapelvek: a diffrakciót a Bragg-törvény írja le: nλ = 2d sinθ, ahol λ az elektron hullámhossza, d a leképezett sík távolsága, θ a diffrakciós szög. Az elektron hullámhossza λ = h/p, ahol p a momentum. Nem relativisztikus esetben p = √(2 m e V), m az elektron tömege, e a töltés, V a gyorsítófeszültség. Magasabb feszültségek esetén relatív korrekciókat kell figyelembe venni.

Gyakorlati megvalósítások: a transzmissziós elektronmikroszkópia (TEM) és a SAED, azaz selected-area electron diffraction, lehetővé teszi a vékony minták diffrakciós mintázatainak vizsgálatát a kristályorientációk és a rácsparaméterek meghatározására. Felületi kutatásokhoz a LEED (low-energy electron diffraction) szolgál diffrakciós információkkal.

Az elektron-diffrakció alapvető eszköz a szilárdtestfizikában és az anyagtudományban: a diffrakciós mintázatokból pontosan meghatározhatók a kristálytípusok, a rácsparaméterek, az orientációk és a szerkezeti hibák.