elektronidiffraktioissa

Elektronidiffraktio on ilmiö, jossa elektronit käyttäytyvät aallon tavoin ja voivat diffraktioida kiteen atomitasojen vuorovaikutuksessa. Kun sähköinen suihku kulkee näytteen läpi, elektronin aallonpituus on pienempi kuin monien materiaalien mikroskooppiset etäisyydet, ja diffraktio paljastaa rakenteellisia ominaisuuksia sekä kiteen suuntautumisen.

Perusperiaate perustuu de Broglien hypoteesiin. Elektronin aaltopituus λ riippuu liike-energian eV kautta; suurentamalla jännitteitä λ pienenee. Diffraktio noudattaa Braggin lakia: nλ = 2d sin θ, missä d on tasojen välinen etäisyys. Elektronit voivat muodostaa teräviä pistekuvioita yksittäisistä kiteistä tai rengasmaisia kuvioita polykrystalleissa; dynamiikka ja kinematiikka vaikuttavat tulkintaan.

Mittausvälineet ja kuviot: läpäisevillä elektronimikroskoopeilla (TEM) ja SAED-kuviot antavat diffraktiopisteitä. Näytteiden on oltava ohuita, jotta diffraktio ei menetä suuremman osan elektronin energiasta. Diffraktiokuvio voi sisältää Kikuchi-linjoja ja monimutkaisia piirteitä.

Sovellukset: rakenteen ratkaisu, kideparametrien mittaukset, orientaation määrittäminen sekä uusien materiaalien, grafiitin tai 2D-ainesten rakenteen tutkimus. Diffraktio on tärkeä myös pintadiffrausmenetelmissä (LEED).

Rajoitteet: vahva elektronien vuorovaikutus johtaa dinamiseen diffraktioon ja moninkertaiseen törmäykseen, jolloin tulkinta voi olla haastavaa. Tämä rajoittaa näytteen paksuutta ja vaatii huolellista mallintamista.

Historia: elektronidiffraktio osoitettiin ensimmäisen kerran Davissonin ja Germerin vuonna 1927, mikä vahvisti de Broglien hypoteesin. Tämä ilmiö on perustana modernille elektronimikroskopialle ja kristallografialle.