Nyckelskillnaden mellan röntgendiffraktion och elektrondiffraktion är att röntgendiffraktion involverar diffraktion av en infallande stråle av röntgenstrålar i olika riktningar medan elektrondiffraktion involverar interferens 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 materiens kristallstrukturer. Därför är tillämpningarna av dessa tekniker inom fasta tillståndets fysik och kemi.
Vad är röntgendiffraktion?
Röntgendiffraktion eller röntgenkristallografi är en analytisk teknik som vi använder för att bestämma strukturen hos kristaller. Därför involverar teorin bakom tekniken diffraktionen av en infallande röntgenstråle i olika riktningar. Kortfattat, genom att mäta vinklarna och intensiteterna för de diffrakterade strålarna, kan vi bestämma 3D-bilden av elektrondensiteten i den kristallen. Följaktligen ger elektrondensiteterna atomernas positioner i kristallstrukturen. Dessutom kan vi bestämma de kemiska bindningarna och diverse annan information också.
Figur 01: Röntgendiffraktometer
Kristaller har regelbundet arrangerade atomer. Röntgenstrålar är vågor av elektromagnetisk strålning. Därför kan atomerna i kristallen sprida röntgenstrålarna genom atomernas elektroner. Som ett resultat producerar röntgenstrålar som träffar elektronerna sekundära vågor (sfäriska vågor) från elektronen. Vi kallar denna process som "elastisk spridning" och elektroner fungerar som spridare. Dessa vågor tar dock bort varandra via destruktiv interferens.
Vad är elektrondiffraktion?
Elektrondiffraktion är en analytisk teknik som vi använder för att studera saken. Därför involverar teorin bakom denna teknik avfyrning av elektroner mot ett prov för att observera interferensmönstren för elektronstrålen. Termen interferens hänvisar till bildandet av en resulterande våg från två vågor som har större, lägre eller lika stor amplitud. Vanligtvis utför vi detta experiment i ett transmissionselektronmikroskop (TEM) eller i ett svepelektronmikroskop (SEM). Dessa instrument använder en accelererad elektronstråle (accelereras av en elektrostatisk potential).
Figur 02: Ett elektrondiffraktionsmönster
Kristallina fasta ämnen har en periodisk struktur av atomer. Denna periodiska struktur fungerar som ett diffraktionsgitter (delar och diffrakterar elektronstrålen i flera strålar som rör sig i olika riktningar). Där sker spridningen av elektroner på ett förutsägbart sätt. Diffraktionsmönstret ger oss detaljer för att förutsäga kristallens struktur. Denna teknik har dock en stor fasproblem (problemet med förlust av information om fasen som kan uppstå när en fysisk mätning görs).
Vad är skillnaden mellan röntgendiffraktion och elektrondiffraktion?
Röntgendiffraktion och elektrondiffraktion är viktiga analytiska tekniker som vi kan använda för att bestämma kristallstrukturen hos kristallina fasta ämnen. Den viktigaste skillnaden mellan röntgendiffraktion och elektrondiffraktion är att röntgendiffraktion involverar diffraktion av en infallande stråle av röntgenstrålar i olika riktningar medan elektrondiffraktion involverar interferens av en elektronstråle.
Dessutom använder röntgendiffraktion en stråle av röntgenstrålar medan elektrondiffraktion använder en stråle av elektroner. Som en annan viktig skillnad mellan röntgen- och elektrondiffraktioner är elektrondiffraktion begränsad av fasproblem medan den inte har någon betydande effekt på röntgendiffraktion. Mer detaljer visas i infografiken om skillnaden mellan röntgendiffraktion och elektrondiffraktion.
Sammanfattning – röntgendiffraktion vs elektrondiffraktion
Både röntgendiffraktion och elektrondiffraktion är tekniker som vi kan använda för att bestämma strukturen hos kristaller. Den viktigaste skillnaden mellan röntgendiffraktion och elektrondiffraktion är att röntgendiffraktion involverar diffraktion av en infallande stråle av röntgenstrålar i olika riktningar medan elektrondiffraktion involverar interferens av en elektronstråle.
