Дифракція електронів

Відео: дифракція електронів

дифракція електронів або електронна дифракція - явище непрямолінійних розпосвюдження електронів і огибания ними перешкод, виникає завдяки їх хвильову природу.
Гіпотеза про те, що електрон, і, загалом, все частки, що мають одночасно хвильові властивості було висловлено Луї де Бройля (дивіться Корпускулярно-хвильовий дуалізм). Довжина хвилі електрона з де Бройлем дорівнює

,

де? - довжина хвилі, - Зведена постійна Планка, m - маса електрона, v - його швидкість.
Якщо швидкість електрона зумовлена пріскотенням в електричному полі з потенціалом U, то довжина хвилі оцінюється формулою



,

де e - заряд електрона.
При потенціалі 150 В довжина хвилі електрона становить 0,1 нм, тобто приблизно дорівнює типовому розміру атома. Електромагнінті хвилі такої ж довжини відносяться до рентгенівського діапазону.
Таким чином, електрон проявляє свої хвильові властивості лише при огибания перешкод атомних розмірів.
В інших аспектрах дифракція електронів абсолютно аналогічна дифракції хвиль будь-якої природи.


Есперіментально явище дифракції електронів було підтверджено в 1927 році Девісон і Джермером і, незалежно, Томсоном. У 1937 році Девісон і Томсон отримали Нобелівську премію з фізики за це відкриття.
Томсон отримав інтерференційну картину, пропускаючи пучок електрона через металеву фольгу, а Девісон і Джермер використовували кристали.
Відкриття дифракції електронів стало вирішальним підтвердженням гіпотези де Бройля і встановило хвильову природу електрона.
Типова дифракційна картина, отримана в ТЕМ Кожен атом перідічноі решітки кристала є розсіювачем електронів. Період кристалічної решітки приблизно дорівнює довжині хвилі електрона, прискореного в електричному полі з напругою близько 50-100 В. Дифракція відбувається при виконанні умови Вульфа-Брегга (докладніше бреггівського дифракція).
Електронна дифракція, як і в випадку дифракції рентгенівських променів може проводитися на монокристалах або полікристалічних зразках. При дифракції на монокристалах (дифракція Лауе) утворена дифракційна картина складається з окремих світлих точок, які визначаються напрямами, в яких виконується умова Вульфа-Брегга. Розташування цих точок на Прощина дозволяє визначити період і індекси Міллера відповідних кристалічних площин, а, отже, відтворити грати кристала.
При дифракції на полікристалічних зразках (дифракція Дебая) покладаються на те, що серед численних кристалічних зерен завжди знайдеться таке, для якого буде виконуватися умова Вульфа-Брегга. Дифракційні картини утворюються у вигляді концентричних кілець, радіуси яких дозволяють обчислити період кристалічної решітки і індекси Міллера.
Електронна дифракція використовується поряд з дифракцією рентгенівських променів і дифракцією нейтронів для структурного аналізу. Електронні мікроскопи зазвичай мають режим, в якому можливо спостерігати дифракцію електронів на кристалічній решітці. Перевагою електронної дифракції в порівнянні з рентгенівською є нижче напруги і короткий час, за яке дифракційна картина фіксується на фотоплівці. Недоліком є необхідність виготовлення зразків з товщиною менше 100 нм, що є дуже важким роботою.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!