Περίθλαση ηλεκτρονίων

Όταν τα ηλεκτρόνια αλληλεπιδρούν με κρυσταλλικά υλικά, το προκύπτον είναι ένα σχέδιο δακτυλίων που συνοδεύεται από κηλίδες, που χαρακτηρίζουν το δείγμα. Αυτό το φαινόμενο αναφέρεται ως περίθλαση ηλεκτρονίων.

Σε ένα TEM (ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης), η περίθλαση ηλεκτρονίων πραγματοποιείται εστιάζοντας τη δέσμη μέχρι το σημείο που μπορεί να εστιαστεί σε ένα μόνο σωματίδιο ή στην άκρη ενός γιγάντιου κρυστάλλου χρησιμοποιώντας τους μαγνητικούς φακούς της στήλης δέσμης. Το αποτέλεσμα είναι μια σκοτεινή εικόνα με φωτεινές κουκκίδες όπου η δέσμη διασκορπίζεται λόγω της κρυσταλλικής δομής.

Έννοια της περίθλασης ηλεκτρονίων

• Η περίθλαση ηλεκτρονίων είναι μια μέθοδος για τον προσδιορισμό της κρυσταλλικής δομής των υλικών. Εάν προβάλλετε μια δέσμη ηλεκτρονίων σε ένα δείγμα, το κρυσταλλικό πλέγμα λειτουργεί ως πλέγμα περίθλασης, διασκορπίζοντας τα ηλεκτρόνια σε προβλέψιμο μοτίβο και παράγοντας ένα σχέδιο περίθλασης.

• Η περίθλαση ηλεκτρονίων συμβαίνει λόγω μιας ελαστικής σκέδασης όταν τα προσπίπτοντα ηλεκτρόνια δεν χάνουν την κινητική τους ενέργεια στις αλληλεπιδράσεις τους με τα άτομα.

• Αυτό το πείραμα περίθλασης ηλεκτρονίων είναι ένα φαινόμενο συλλογικής σκέδασης στο οποίο τα ηλεκτρόνια διασπείρονται από άτομα σε μια κανονική διάταξη (σχεδόν ελαστικά).

Σημασία της περίθλασης ηλεκτρονίων

Η σημασία της περίθλασης ηλεκτρονίων εξηγείται στα παρακάτω σημεία:

• Η περίθλαση ηλεκτρονίων μπορεί να είναι πολύ λιγότερο διεισδυτική και διασκορπισμένη πολύ πιο έντονα από τις ακτίνες Χ. Ως αποτέλεσμα, τα ηλεκτρόνια είναι ευαίσθητα ακόμη και σε δείγματα εύθραυστου στρώματος, με αποτέλεσμα ένα ισχυρό μοτίβο περίθλασης σε σύντομο χρονικό διάστημα.

• Τα φωτεινά σημεία ή οι δακτύλιοι στην περίπτωση ενός άμορφου ή πολυκρυσταλλικού υλικού μπορούν να χρησιμοποιηθούν χρησιμοποιώντας αποτελέσματα περίθλασης ηλεκτρονίων για τον προσδιορισμό πληροφοριών σχετικά με την κρυσταλλική δομή του δείγματος. Κατά την κατασκευή νανοσωματιδίων του πυρήνα του κελύφους ή το σχεδιασμό υλικών με δυνατότητες απελευθέρωσης ή απορρόφησης φαρμάκων, η κρυσταλλική δομή είναι ζωτικής σημασίας.

• Σε αντίθεση με την περίθλαση ακτίνων Χ, αυτό προσφέρει το πλεονέκτημα της ύπαρξης δέσμες ηλεκτρονίων με περίθλαση υψηλής έντασης με περιόδους έκθεσης μόνο μερικών δευτερολέπτων.

• Μία από τις χρήσεις των μεθόδων περίθλασης ηλεκτρονίων είναι η περίθλαση ηλεκτρονίων αερίου (GED). Απαιτούνται μαθήματα GED για την πλήρη κατανόηση της δομικής χημείας.

Τύπος μοτίβου περίθλασης ηλεκτρονίων

Υπάρχουν τρεις διαφορετικοί τύποι μοτίβων περίθλασης ηλεκτρονίων. Ο σχηματισμός του καθενός βασίζεται στις διαφορετικές συνθήκες της ύλης, όπως η κρυσταλλική δομή, το πάχος κ.λπ. Το μονοκρυσταλλικό υλικό εμφανίζει ένα μοτίβο κηλίδας ή γραμμή Kikuchi ή συνδυασμό και των δύο Kikuchi και σποτ, ενώ το PO, κρυσταλλικό υλικό δείχνει το σχέδιο του δαχτυλιδιού.

Μοτίβο κουδουνίσματος

Αυτά τα σχέδια είναι κατασκευασμένα λόγω εξαιρετικά λεπτών κόκκων πολυκρυσταλλικών υλικών. Έτσι, οι φάσεις σε διάφορα πολυκρυσταλλικά υλικά προσδιορίζονται ερμηνεύοντας τα σχέδια των δακτυλίων τους. Τα πολυκρυσταλλικά δείγματα είναι καθαρό αλουμίνιο ή καθαρός χρυσός.

Μοτίβο σποτ

Υπάρχουν δύο παράμετροι στο μοτίβο διάθλασης κηλίδων που χρησιμοποιούνται για την ευρετηρίαση και την ερμηνεία τέτοιων τύπων περίθλασης ηλεκτρονίων. Η πρώτη είναι η ακτίνα R, η οποία είναι η διαφορά μεταξύ της περίθλασης και των εκπεμπόμενων δεσμών σε σχήματα περίθλασης ηλεκτρονίων. Αυτή η απόσταση μπορεί να θεωρηθεί ως μέσο διάνυσμα προς την επίπεδη ανάκλαση. Δεύτερον, οι γωνίες μεταξύ δύο διανυσμάτων σχεδιάζονται από το κέντρο σε δύο γειτονικά σημεία. Κάθε ένα από αυτά τα σημεία αντιπροσωπεύει ένα σύνολο επιπέδων.

Μοτίβο Kikuchi

Τα μοτίβα γραμμής Kikuchi θα συμβούν όταν το πάχος του υλικού είναι περισσότερο από το αναμενόμενο και σχεδόν τέλειο. Αυτά τα σχέδια κατασκευάζονται από ηλεκτρόνια διασκορπισμένα ανελαστικά σε μικρές γωνίες με μικρή απώλεια ενέργειας. Στη συνέχεια, αυτές οι δέσμες ηλεκτρονίων διασκορπίζονται ελαστικά και δημιουργούν γραμμές Kikuchi στο σχέδιο. Οι γραμμές Kikuchi στα σχέδια είναι ζεύγη παράλληλων σκοτεινών και φωτεινών γραμμών.

Περίθλαση με τις διαφορετικές καταστάσεις της ύλης

Αλληλεπίδραση ηλεκτρονίων με την ύλη

Για να διαθλαθούν, τα ηλεκτρόνια χρειάζονται ύλη. Η αλληλεπίδρασή τους διαφέρει από άλλες ακτινοβολίες όπως οι ακτίνες Χ και οι νευρώνες λόγω του αρνητικού ηλεκτρικού τους φορτίου. Τα αρνητικά ηλεκτρόνια διαθλώνται λόγω των δυνάμεων Coulomb όταν αλληλεπιδρούν με έναν θετικά φορτισμένο ατομικό πυρήνα.

Η περίθλαση ηλεκτρονίων συμβαίνει λόγω μιας ελαστικής σκέδασης όταν τα προσπίπτοντα ηλεκτρόνια δεν χάνουν την κινητική τους ενέργεια στις αλληλεπιδράσεις τους με τα άτομα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ωστόσο, ακόμη και τα σκεδαζόμενα ηλεκτρόνια μπορούν να διαθλαστούν ανελαστικά.

Περίθλαση σε ατομικό πλέγμα

Το μήκος κύματος της δέσμης ηλεκτρονίων που χρησιμοποιείται σε ένα τυπικό ηλεκτρονικό μικροσκόπιο είναι αρκετά μικρό, έτσι ώστε το κρυσταλλικό πλέγμα να λειτουργεί ως πλέγμα περίθλασης. Ως εκ τούτου, ένα σχέδιο περίθλασης μπορεί να σχηματιστεί με τη βοήθεια δοκών που διαθλώνται υπό διαφορετικές γωνίες και εντάσεις.

Περίθλαση μορίων σε αέρια

Η περίθλαση μπορεί να πραγματοποιηθεί σε μεμονωμένα μόρια διασκορπισμένα σε αέρια ατμόσφαιρα. Εφόσον πολλαπλά μόρια διαθλούν τη δέσμη με διαφορετικούς προσανατολισμούς, το περιθλασίγραμμα που προκύπτει απεικονίζει ομόκεντρους δακτυλίους αναλογικά με το περίθλασμα δακτυλίου των πολυκρυσταλλικών υλικών.

Συμπέρασμα

Μάθαμε τη σημασία και τη σημασία της περίθλασης ηλεκτρονίων και τη διαφορά μεταξύ της περίθλασης ηλεκτρονίων, των ακτίνων Χ και των νευρώνων. Δίνει μια ακριβή ανάλυση των σωματιδίων. Αυτή η σελίδα εξηγεί τα πολλά μοτίβα περίθλασης ηλεκτρονίων και τις καταστάσεις της ύλης στις οποίες μπορεί να χρησιμοποιηθεί η περίθλαση ηλεκτρονίων.

Οι παραγόμενες πειραματικές προσεγγίσεις για τον χαρακτηρισμό του υλικού είναι επίσης γνωστές ως περίθλαση ηλεκτρονίων. Οι ακτίνες Χ και η περίθλαση νετρονίων είναι σχετικές τεχνικές.