Elektronien diffraktio on prosessi, jossa elektronit siroavat ainehiukkasten joukolla, jossa elektronilla on aalto - ominaisuuksia. Tämä ilmiö selittyy aalto-partikkeli-kaksoisuudella siinä mielessä, että aineen hiukkanen (tässä tapauksessa aineen kanssa vuorovaikutuksessa oleva elektroni) voidaan kuvata aalloksi.
Tietyissä olosuhteissa johtamalla elektronisuihku materiaalin läpi on mahdollista kiinnittää materiaalin rakennetta vastaava diffraktiokuvio . Siksi elektronidiffraktioprosessia on käytetty laajasti eri materiaalien analyyttisissa tutkimuksissa. Aineen rakenteen tutkimismenetelmiä, jotka perustuvat kiihdytettyjen elektronien sirontaan tutkittavassa näytteessä, kutsutaan joskus elektronidiffraktioksi . Elektronidiffraktio on samanlainen kuin röntgendiffraktioanalyysi ja neutronidiffraktio .
De Broglien hypoteesi , joka muotoiltiin vuonna 1924, ennusti, että hiukkasilla, kuten fotoneilla, tulisi olla aaltomerkki . De Broglien kaava vahvistettiin kolme vuotta myöhemmin elektroneille (joilla on lepomassa) havainnoimalla elektronien diffraktiota Thomsonin ja Joseph Davissonin kahdessa riippumattomassa kokeessa , joista he saivat myöhemmin fysiikan Nobelin palkinnon .
Matalaenergiaelektronidiffraktion lyhenne - DME, LEED, muuten matalaenergisten elektronien diffraktiolyhenne - LEED - menetelmä kiinteiden aineiden pinnan rakenteen tutkimiseksi, joka perustuu matalaenergisten elektronien, joiden energia on 30 , diffraktiokuvioiden analyysiin. -200 eV, elastisesti hajallaan tutkittavalta pinnalta.
Korkean energian elektronidiffraktiolyhenne (RHEED) on menetelmä kiinteiden aineiden pintarakenteen tutkimiseksi, joka perustuu 5–100 keV :n energian elektronien diffraktiokuvioiden analysointiin, jotka ovat elastisesti sironneet tutkittavasta pinnasta kulmissa.
Vuonna 1948 L. Biberman, N. Sushkin ja V. Fabrikant vahvistivat kokeellisesti, että aaltoominaisuudet eivät ole luontaisia vain elektronien virtauksessa, vaan myös jokaisessa elektronissa erikseen [1] . Koe osoitti, että jopa heikon elektronisuihkun tapauksessa, kun jokainen elektroni kulkee laitteen läpi muista riippumatta, pitkän valotuksen aikana esiintyvä diffraktiokuvio ei poikkea lyhyen altistuksen aikana saaduista diffraktiokuvioista elektronivirroille. jotka ovat miljoonia kertoja voimakkaampia.
Kiinteän aineen elektronidiffraktiota käytetään yleensä transmissioelektronimikroskoopissa , jossa elektronit kulkevat tutkittavan näytteen ohuen kalvon tai hiukkasen läpi. Tuloksena oleva diffraktiokuvio havaitaan luminesoivalla näytöllä ja tallennetaan joko filmille tai CCD - kameralle .
Pääsääntöisesti sitä havaitaan pyyhkäisyelektronimikroskoopissa , joka on varustettu erityisellä kiinnityksellä, mutta sitä voidaan havaita myös transmissioelektronimikroskoopissa .
Kaasuelektronidiffraktio on menetelmä molekyylien rakenteen tutkimiseen . Elektronidiffraktiotutkimuksessa kollimoitua elektronivirtaa ohjataan suhteellisen pitkää tyhjiöputkea pitkin , johon sivulta ruiskutetaan testiaine (kaasumainen tai ruiskutushetkellä kaasuksi muuttuva ) .
Jokainen ainemolekyyli toimii joukona diffraktiohilaa , jonka jaksot ovat yhtä suuria kuin kaikki mahdolliset molekyylin atomien väliset etäisyydet . Diffraktoimalla elektronit poikkeavat alkuperäisestä suunnastaan, minkä jälkeen aineen sirottaman vuon keskiosa tallennetaan putken päähän valokuvalevylle (kehityksen jälkeen siinä näkyy samankeskisiä ympyröitä ) tai muulla detektorilla . , ja riittävän voimakkaasti poikkeavat elektronit imeytyvät putken seinämiin, eikä niitä tallenneta. Diffraktiokuvion numeerinen analyysi mahdollistaa molekyylin atomien välisten etäisyyksien laskemisen, ja molekyylin rakenteen tuntemus mahdollistaa laskettujen etäisyyksien korreloinnin tiettyjen atomiparien kanssa.
Kaasuelektronidiffraktiota käyttämällä lasketaan molekyylien avaruudellinen muoto ilman viereisten molekyylien vaikutusta (aineessa, joka on nestemäisessä tai kiinteässä aggregoituneessa tilassa , tällainen keskinäinen vaikutus on väistämätöntä ja vääristää tilarakennetta). Aineen höyryjen elektronidiffraktiotutkimuksen tulosten vertailu saman aineen kiteiden röntgensädetutkimuksen tuloksiin osoittaa viereisten molekyylien vaikutuksen molekyyliin.