Дифракция электронов

Дифракция медленных электронов сокращение — ДМЭ, ДЭНЭ иначе дифракция электронов низкой энергии (англ. low-energy electron diffraction сокращение — LEED) — метод исследования структуры поверхности твердых тел, основанный на анализе картин дифракции низкоэнергетических электронов с энергией 30—200 эВ, упруго рассеянных от исследуемой поверхности.

Дифракция быстрых электронов сокращение — ДБЭ (англ. reflection high-energy electron diffraction сокращение — RHEED) — метод исследования структуры поверхности твердых тел, основанный на анализе картин дифракции электронов с энергией 5—100 кэВ, упруго рассеянных от исследуемой поверхности под скользящими углами.

В 1948 году Л. Биберман, Н. Сушкин и В. Фабрикант экспериментально подтвердили, что волновые свойства присущи не только потоку электронов, но и каждому электрону в отдельности[1]. Эксперимент показал, что даже в случае слабого электронного пучка, когда каждый электрон проходит через прибор независимо от других, возникающая при длительной экспозиции дифракционная картина не отличается от дифракционных картин, получаемых при короткой экспозиции для потоков электронов, в миллионы раз более интенсивных.

Дифракцию электронов на твердом теле обычно используют в просвечивающем электронном микроскопе, где электроны проходят через тонкую плёнку или частичку изучаемого образца. Получаемая дифракционная картина наблюдается на люминесцентном экране и записывается либо на фотоплёнку, либо на CCD-камеру.

Как правило наблюдается в растровом электронном микроскопе, оснащённом специально приставкой, однако также может наблюдаться в просвечивающем электронном микроскопе.

Газовая электронография — метод изучения строения молекул. При электронографическом исследовании коллимированный поток электронов направляется вдоль сравнительно длинной вакуумированной трубы, в которую сбоку впрыскивается исследуемое вещество (газообразное или превращающееся в газ в момент впрыскивания).

Каждая молекула вещества выступает как набор дифракционных решеток с периодами, равными всевозможным расстояниям между атомами молекулы. Дифрагируя, электроны отклоняются от первоначального направления, после чего центральная часть рассеянного веществом потока регистрируется в торце трубы фотопластинкой (после проявления на ней видны концентрические окружности) или другим детектором, а электроны, отклонившиеся достаточно сильно, поглощаются стенками трубы и не регистрируются. Численный анализ дифракционной картины позволяет вычислить расстояния между атомами молекулы, а знание структуры молекулы позволяет соотнести вычисленные расстояния с теми или иными па́рами атомов.

С помощью газовой электронографии рассчитывают пространственную форму молекул, свободных от влияния соседних молекул (в веществе, находящемся в жидком или твёрдом агрегатных состояниях, такое взаимовлияние неизбежно и искажает пространственную структуру). Сопоставление результатов электроннографического исследования паров вещества с результатами рентгенографического исследования кристаллов того же вещества демонстрирует влияние на молекулу соседних молекул.