Az elektrondiffrakció az elektronok anyagrészecskék általi szórásának folyamata, amelyben az elektron hullámtulajdonságokat mutat . Ezt a jelenséget a hullám-részecske kettősség magyarázza abban az értelemben, hogy egy anyagrészecskét (ebben az esetben az anyaggal kölcsönhatásba lépő elektront) hullámként írhatunk le.
Bizonyos feltételek mellett egy anyagon elektronsugarat átvezetve lehetőség nyílik az anyag szerkezetének megfelelő diffrakciós mintázat rögzítésére. Ezért az elektrondiffrakciós eljárást széles körben alkalmazzák különféle anyagok analitikai vizsgálatában. Az anyag szerkezetének vizsgálatára szolgáló módszereket, amelyek a vizsgált mintán felgyorsult elektronok szóródásán alapulnak, néha elektrondiffrakciónak is nevezik . Az elektrondiffrakció hasonló a röntgendiffrakciós analízishez és a neutrondiffrakcióhoz .
De Broglie 1924-ben megfogalmazott hipotézise azt jósolta, hogy a részecskéknek, akárcsak a fotonoknak, hullám karakterrel kell rendelkezniük . De Broglie képletét három évvel később erősítették meg az elektronokra (amelyeknek nyugalmi tömegük van) az elektrondiffrakció megfigyelésével Thomson és Joseph Davisson két független kísérletében , amiért később fizikai Nobel-díjat kaptak .
Alacsony energiájú elektrondiffrakciós rövidítés - DME, LEED, egyébként alacsony energiájú elektrondiffrakciós rövidítés - LEED - szilárd testek felületének szerkezetének vizsgálatára szolgáló módszer, amely 30 energiájú kisenergiájú elektronok diffrakciós mintázatának elemzésén alapul. -200 eV, rugalmasan szórva a vizsgált felületről.
A nagyenergiájú elektrondiffrakciós rövidítés (RHEED) szilárd testek felületi szerkezetének tanulmányozására szolgáló módszer, amely a vizsgált felületről nyúlási szögekben rugalmasan szórt , 5–100 keV energiájú elektronok diffrakciós mintázatának elemzésén alapul.
1948-ban L. Biberman, N. Sushkin és V. Fabrikant kísérletileg megerősítette, hogy a hullámtulajdonságok nemcsak az elektronok áramlásában rejlenek, hanem az egyes elektronokban külön-külön is [1] . A kísérlet kimutatta, hogy még gyenge elektronnyaláb esetén is, amikor minden elektron a többitől függetlenül halad át az eszközön, a hosszú expozíció során fellépő diffrakciós mintázat nem tér el az elektronáramokra rövid expozíció során kapott diffrakciós mintáktól. amelyek milliószor intenzívebbek.
A szilárd anyaggal végzett elektrondiffrakciót általában transzmissziós elektronmikroszkópban használják , ahol az elektronok áthaladnak a vizsgált minta vékony filmén vagy részecskéjén. Az így létrejövő diffrakciós mintát lumineszcens képernyőn figyeljük meg és rögzítjük filmre vagy CCD kamerára .
Általában egy speciális rögzítéssel ellátott pásztázó elektronmikroszkópban figyelhető meg , de megfigyelhető transzmissziós elektronmikroszkópban is .
A gázelektron diffrakció egy módszer a molekulák szerkezetének tanulmányozására . Az elektrondiffrakciós vizsgálat során egy viszonylag hosszú kiürített cső mentén kollimált elektronáramot irányítanak , amelybe oldalról injektálják a vizsgált anyagot (gáz halmazállapotú vagy az injektálás pillanatában gázzá alakuló).
Minden anyagmolekula diffrakciós rácsok halmazaként működik, amelyek periódusai megegyeznek a molekula atomjai közötti összes lehetséges távolsággal. Diffraktálással az elektronok eltérnek eredeti irányuktól, majd az anyag által szórt fluxus középső részét a cső végén egy fényképezőlappal (kifejlődés után koncentrikus körök láthatók rajta ) vagy más detektorral rögzítjük. , és a kellően erősen eltért elektronokat a cső falai elnyelik, és nem rögzítik őket. A diffrakciós mintázat numerikus elemzése lehetővé teszi a molekula atomjai közötti távolság kiszámítását, a molekula szerkezetének ismerete pedig lehetővé teszi a számított távolságok bizonyos atompárokkal való összefüggését.
A gázelektron-diffrakció segítségével a molekulák térbeli alakját a szomszédos molekulák befolyásától mentesen számítják ki ( folyékony vagy szilárd halmazállapotú anyagban az ilyen kölcsönös befolyásolás elkerülhetetlen és torzítja a térszerkezetet). Egy anyag gőzeinek elektrondiffrakciós vizsgálatának eredményeinek összehasonlítása ugyanazon anyag kristályainak röntgensugaras vizsgálatának eredményeivel azt mutatja, hogy a szomszédos molekulák milyen hatással vannak a molekulára.