Elektrondiffraktion er processen med spredning af elektroner af et sæt stofpartikler, hvor elektronen udviser bølgeegenskaber . Dette fænomen forklares ved bølge-partikel dualitet , i den forstand, at en partikel af stof (i dette tilfælde en elektron, der interagerer med stof) kan beskrives som en bølge.
Under visse forhold er det muligt ved at føre en elektronstråle gennem et materiale at fiksere et diffraktionsmønster svarende til materialets struktur. Derfor er processen med elektrondiffraktion blevet brugt i vid udstrækning i de analytiske undersøgelser af forskellige materialer. Metoder til at studere strukturen af stof baseret på spredning af accelererede elektroner på prøven under undersøgelse kaldes nogle gange elektrondiffraktion . Elektrondiffraktion ligner røntgendiffraktionsanalyse og neutrondiffraktion .
De Broglies hypotese , formuleret i 1924, forudsagde, at partikler, ligesom fotoner, skulle have en bølgekarakter . De Broglies formel blev bekræftet tre år senere for elektroner (som har en hvilemasse) med observation af elektrondiffraktion i to uafhængige eksperimenter af Thomson og Joseph Davisson , som de efterfølgende modtog Nobelprisen i fysik for .
Lavenergi elektrondiffraktionsforkortelse - DME, LEED, ellers lavenergi elektrondiffraktionsforkortelse - LEED - en metode til at studere strukturen af overfladen af faste stoffer, baseret på analyse af diffraktionsmønstre af lavenergielektroner med en energi på 30 -200 eV, elastisk spredt fra overfladen under undersøgelse.
Højenergi elektrondiffraktionsforkortelse (RHEED) er en metode til at studere overfladestrukturen af faste stoffer baseret på analyse af diffraktionsmønstre af elektroner med en energi på 5-100 keV elastisk spredt fra overfladen under undersøgelse ved græsningsvinkler.
I 1948 bekræftede L. Biberman, N. Sushkin og V. Fabrikant eksperimentelt, at bølgeegenskaber er iboende ikke kun i strømmen af elektroner, men også i hver elektron separat [1] . Forsøget viste, at selv i tilfælde af en svag elektronstråle, når hver elektron passerer gennem enheden uafhængigt af de andre, adskiller diffraktionsmønsteret, der opstår under en lang eksponering, sig ikke fra diffraktionsmønstrene opnået under en kort eksponering for elektronstrømme der er millioner af gange mere intense.
Elektrondiffraktion af et fast stof bruges normalt i et transmissionselektronmikroskop , hvor elektroner passerer gennem en tynd film eller partikel af prøven under undersøgelse. Det resulterende diffraktionsmønster observeres på en selvlysende skærm og optages enten på film eller på et CCD-kamera .
Som regel observeres det i et scanningselektronmikroskop , udstyret med en speciel vedhæftning, men det kan også observeres i et transmissionselektronmikroskop .
Gaselektrondiffraktion er en metode til at studere strukturen af molekyler . I en elektrondiffraktionsundersøgelse ledes en kollimeret elektronstrøm langs et relativt langt evakueret rør, hvori teststoffet ( gasformigt eller bliver til en gas i injektionsøjeblikket) injiceres fra siden.
Hvert stofmolekyle fungerer som et sæt diffraktionsgitre med perioder svarende til alle mulige afstande mellem molekylets atomer . Ved diffraktion afviger elektronerne fra deres oprindelige retning, hvorefter den centrale del af fluxen spredt af stoffet registreres for enden af røret af en fotografisk plade (efter fremkaldelse er koncentriske cirkler synlige på den ) eller af en anden detektor , og elektroner, der afviger kraftigt nok, absorberes af rørets vægge og registreres ikke. Numerisk analyse af diffraktionsmønsteret gør det muligt at beregne afstandene mellem atomerne i et molekyle, og viden om molekylets struktur gør det muligt at korrelere de beregnede afstande med bestemte atompar.
Ved hjælp af gaselektrondiffraktion beregnes den rumlige form af molekyler, fri for påvirkning af nabomolekyler (i et stof, der er i en flydende eller fast aggregeringstilstand , er en sådan gensidig påvirkning uundgåelig og forvrænger den rumlige struktur). En sammenligning af resultaterne af en elektrondiffraktionsundersøgelse af et stofs dampe med resultaterne af en røntgenundersøgelse af krystaller af samme stof viser nabomolekylernes indflydelse på molekylet.