Nøgleforskellen mellem røntgendiffraktion og elektrondiffraktion er, at røntgendiffraktion involverer diffraktion af en indfaldende stråle af røntgenstråler i forskellige retninger, hvorimod elektrondiffraktion involverer interferens fra en elektronstråle.
Både røntgendiffraktion og elektrondiffraktion er analytiske teknikker, som vi kan bruge til at studere stof. En anden sådan teknik er neutrondiffraktion. Disse teknikker afslører stoffets krystalstrukturer. Derfor er anvendelserne af disse teknikker inden for faststoffysik og kemi.
Hvad er røntgendiffraktion?
Røntgendiffraktion eller røntgenkrystallografi er en analytisk teknik, som vi bruger til at bestemme strukturen af krystaller. Derfor involverer teorien bag teknikken diffraktionen af en indfaldende røntgenstråle i forskellige retninger. Kort sagt, ved at måle vinklerne og intensiteterne af de diffrakterede stråler kan vi bestemme 3D-billedet af elektrontætheden i den krystal. Følgelig giver elektrontæthederne atomernes positioner i krystalstrukturen. Desuden kan vi bestemme de kemiske bindinger og forskellige andre oplysninger også.
Figur 01: Røntgendiffraktometer
Krystaller har regelmæssigt arrangerede atomer. Røntgenstråler er bølger af elektromagnetisk stråling. Derfor kan atomerne i krystallen sprede røntgenstrålerne gennem atomernes elektroner. Som et resultat producerer røntgenstråler, der rammer elektronerne, sekundære bølger (sfæriske bølger) fra elektronen. Vi kalder denne proces som "elastisk spredning", og elektronen fungerer som sprederen. Disse bølger ophæver dog hinanden via destruktiv interferens.
Hvad er elektrondiffraktion?
Elektrondiffraktion er en analytisk teknik, som vi bruger til at studere sagen. Derfor involverer teorien bag denne teknik affyring af elektroner mod en prøve for at observere interferensmønstrene for elektronstrålen. Udtrykket interferens refererer til dannelsen af en resulterende bølge fra to bølger, der har større, lavere eller lige stor amplitude. Norm alt udfører vi dette eksperiment i et transmissionselektronmikroskop (TEM) eller i et scanningselektronmikroskop (SEM). Disse instrumenter bruger en accelereret elektronstråle (accelereret af et elektrostatisk potentiale).
Figur 02: Et elektrondiffraktionsmønster
Krystallinske faste stoffer har en periodisk struktur af atomer. Denne periodiske struktur fungerer som et diffraktionsgitter (opdeler og diffrakterer elektronstrålen i flere stråler, der bevæger sig i forskellige retninger). Der sker spredningen af elektroner på en forudsigelig måde. Diffraktionsmønstret giver os detaljer til at forudsige krystallens struktur. Denne teknik har imidlertid en stor fasebegrænsning (problemet med tab af information om den fase, der kan opstå, når der foretages en fysisk måling).
Hvad er forskellen mellem røntgendiffraktion og elektrondiffraktion?
Røntgendiffraktion og elektrondiffraktion er vigtige analytiske teknikker, som vi kan bruge til at bestemme krystalstrukturen af krystallinske faste stoffer. Den vigtigste forskel mellem røntgendiffraktion og elektrondiffraktion er, at røntgendiffraktion involverer diffraktion af en indfaldende stråle af røntgenstråler i forskellige retninger, hvorimod elektrondiffraktion involverer interferens af en elektronstråle.
Yderuden bruger røntgendiffraktion en stråle af røntgenstråler, mens elektrondiffraktion bruger en stråle af elektroner. Som en anden vigtig forskel mellem røntgen- og elektrondiffraktioner er elektrondiffraktion begrænset af faseproblem, mens det ikke har nogen betydelig effekt på røntgendiffraktion. Flere detaljer er vist i infografikken om forskellen mellem røntgendiffraktion og elektrondiffraktion.
Oversigt – røntgendiffraktion vs elektrondiffraktion
Både røntgendiffraktion og elektrondiffraktion er teknikker, som vi kan bruge til at bestemme strukturen af krystaller. Den vigtigste forskel mellem røntgendiffraktion og elektrondiffraktion er, at røntgendiffraktion involverer diffraktion af en indfaldende stråle af røntgenstråler i forskellige retninger, hvorimod elektrondiffraktion involverer interferens af en elektronstråle.
