Skillnad mellan X Ray Diffraction och Electron Diffraction

De nyckelskillnad mellan röntgendiffraktion och elektrondiffraktion är det X-ray diffraktion involverar diffraktion av en infallande stråle av X-strålar i olika riktningar medan elektrondiffraktion inbegriper störningen av en elektronstråle.

Både röntgendiffraktion och elektrondiffraktion är analytiska tekniker som vi kan använda för att studera materia. En annan sådan teknik är neutrondiffraktion. Dessa tekniker avslöjar materialets kristallstrukturer. Därför är tillämpningarna av dessa tekniker i fast tillstånd fysik och kemi.

INNEHÅLL

1. Översikt och nyckelskillnad
2. Vad är X Ray Diffraction
3. Vad är Electron Diffraction
4. Jämförelse vid sida vid sida - X-stråldiffraktion vs elektrondiffraktion i tabellform
5. Sammanfattning

Vad är X Ray Diffraction?

X-ray diffraktion eller X-ray-kristallografi är en analytisk teknik som vi använder för att bestämma kristallstrukturen. Därför innebär teorin bakom tekniken diffraktion av en infallande X-strål i olika riktningar. Kortfattat kan vi, genom att mäta vinklarna och intensiteten hos de diffrakterade strålarna, bestämma 3D-bilden av elektrondensiteten i den kristallen. Följaktligen ger elektrondensiteterna atomernas positioner i kristallstrukturen. Dessutom kan vi bestämma de kemiska bindningarna och annan annan information också.

Figur 01: Röntgendiffraktometer

Kristaller har regelbundet anordnat atomer. X-strålar är vågor av elektromagnetisk strålning. Därför kan atomerna i kristallen sprida röntgenstrålarna genom atomernas elektroner. Som ett resultat producerar X-strålar som träffar elektronerna sekundära vågor (sfäriska vågor) som kommer ut från elektronen. Vi kallar denna process som "elastisk spridning" och elektron fungerar som scatterer. Dessa vågor avbryter emellertid varandra genom destruktiva störningar.

Vad är Electron Diffraction?

Elektrondiffraktion är en analytisk teknik som vi använder för att studera frågan. Därför innebär teorin bakom denna teknik att elektronerna avfyras vid ett prov för att observera elektronstrålens interferensmönster. Termen interferens hänför sig till bildandet av en resulterande våg från två vågor som har större, lägre eller lika amplitud. Vanligtvis utför vi detta experiment i ett transmissionselektronmikroskop (TEM) eller i ett scanningelektronmikroskop (SEM). Dessa instrument använder en accelererad elektronstråle (accelererad av en elektrostatisk potential).

Figur 02: Ett elektrondiffraktionsmönster

Kristallina fasta ämnen har en periodisk struktur av atomer. Denna periodiska struktur fungerar som ett diffraktionsgitter (splittrar och diffrakterar elektronstrålen i flera strålar som rör sig i olika riktningar). Där sker spridningen av elektroner på ett förutsägbart sätt. Mönstret för diffraktion ger oss detaljer för att förutsäga kristallens struktur. Emellertid har denna teknik en stor begränsning genom fasproblem (problemet med förlust av information om den fas som kan uppstå vid fysisk mätning).

Vad är skillnaden mellan X Ray Diffraction och Electron Diffraction?

X-ray diffraktion och elektrondiffraktion är viktiga analytiska tekniker som vi kan använda för att bestämma kristallstrukturen hos kristallina fasta substanser. Den viktigaste skillnaden mellan X-ray diffraktion och elektrondiffraktion är att X-ray diffraktion involverar diffraktion av en infallande stråle av X-strålar i olika riktningar medan elektrondiffraktion inbegriper störningen av en elektronstråle.

Dessutom använder X-ray diffraktion en stråle med X-strålar medan elektrondiffraktion använder en stråle av elektroner. Som en annan viktig skillnad mellan X-ray och elektrondiffraktioner är elektrondiffraktion begränsad av fasproblemet medan det inte har någon signifikant effekt på X-ray-diffraktion. Mer detaljer visas i infographic om skillnad mellan X-ray diffraktion och elektrondiffraktion.

Sammanfattning - X Ray Diffraction vs Electron Diffraction

Både X-ray diffraktion och elektrondiffraktion är tekniker som vi kan använda för att bestämma kristallstrukturen. Den viktigaste skillnaden mellan X-ray diffraktion och elektrondiffraktion är att X-ray diffraktion involverar diffraktion av en infallande stråle av X-strålar i olika riktningar medan elektrondiffraktion inbegriper störningen av en elektronstråle.

Referens:

1. "Röntgenkristallografi." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 7 november 2018. Tillgänglig här 
2. "Electron Diffraction." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 12 juli 2018. Tillgänglig här 

Image Courtesy:

1. "Freezed XRD" Av Kaspar Kallip - Egent arbete, (CC BY-SA 4,0) via Commons Wikimedia  
2. "DifraccionElectronesMET" Av Oysteinp på engelska Wikipedia, (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia