elektronidiffraktio

Elektronidiffraktio on diffraktioilmiö, jossa elektronisuihku kohdistuu kiteiseen aineeseen ja elektronien aaltoluonne aiheuttaa diffraktioilmiön. Perusta löytyy de Broglien hypoteesista, jonka mukaan hiukkasella on aallonpituus λ = h/p. Elektronien tapauksessa liike-impulssin p perusteella λ voidaan arvioida kiihdyttävän jännitteen V mukaan: λ ≈ h / √(2 m_e e V) ≈ 1.22 / √V nanometrejä (non-relativistinen yksinkertaistus). Esimerkiksi 100 kV:n kiihdytysjännitteellä λ on noin 0.0039 nm.

Diffraktio ilmentyy, kun elektronit vuorovaikuttavat kiteen säännöllisen rakenteen kanssa ja’ensembleen syntyy kulmista riippuvaisia intensiteettikarttoja. Latticeplaneiden etäisyys d määrittää diffraktiosiirtyneen paikan Bragg'n lain nλ = 2d sin θ mukaan. Elektronidifraktio on herkkä sekä kevyille että raskaille elementeille, koska elektronit sitoutuvat voimakkaasti atomien elektronitiheyteen ja ytimiin.

Yleisiä menetelmiä ja sovelluksia ovat läpäisevä elektronimikroskopia (TEM) ja valittujen alueiden elektronidifraktio (SAED). Patteri muodostuu kirkkaista pisteistä (single crystal) tai renkaista (polykrystal), joka antaa tietoa kiteen rakenteesta, tilasäiliöistä ja lattice-parametreista. Erittäin ohut näyte on usein välttämätön, ja diffraktiohäiriöt voivat johtua dynaamisesta (monimutkaisesta) diffraktiosta, jolloin tulkinta vaatii kehittyneitä teorioita.

Elektronidiffraktiota käytetään laajasti materiaalitieteessä, mineralogiassa ja nanorakenteiden karakterisoinnissa ilmaisemaan kristallirakenteita, parametreja ja orientaatiotietoja.