Η βασική διαφορά μεταξύ της περίθλασης ακτίνων Χ και της περίθλασης ηλεκτρονίων είναι ότι η περίθλαση ακτίνων Χ περιλαμβάνει τη διάθλαση μιας προσπίπτουσας δέσμης ακτίνων Χ προς διαφορετικές κατευθύνσεις, ενώ η περίθλαση ηλεκτρονίων περιλαμβάνει την παρεμβολή μιας δέσμης ηλεκτρονίων.
Τόσο η περίθλαση ακτίνων Χ όσο και η περίθλαση ηλεκτρονίων είναι αναλυτικές τεχνικές που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για να μελετήσουμε την ύλη. Μια άλλη τέτοια τεχνική είναι η περίθλαση νετρονίων. Αυτές οι τεχνικές αποκαλύπτουν τις κρυσταλλικές δομές της ύλης. Επομένως, οι εφαρμογές αυτών των τεχνικών είναι στη φυσική και τη χημεία στερεάς κατάστασης.
Τι είναι η περίθλαση ακτίνων Χ;
Η περίθλαση ακτίνων Χ ή η κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ είναι μια αναλυτική τεχνική που χρησιμοποιούμε για να προσδιορίσουμε τη δομή των κρυστάλλων. Ως εκ τούτου, η θεωρία πίσω από την τεχνική περιλαμβάνει τη διάθλαση μιας προσπίπτουσας δέσμης ακτίνων Χ σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Εν συντομία, μετρώντας τις γωνίες και τις εντάσεις των περιθλαμένων δεσμών, μπορούμε να προσδιορίσουμε την τρισδιάστατη εικόνα της πυκνότητας ηλεκτρονίων μέσα σε αυτόν τον κρύσταλλο. Κατά συνέπεια, οι πυκνότητες των ηλεκτρονίων δίνουν τις θέσεις των ατόμων στην κρυσταλλική δομή. Επιπλέον, μπορούμε να προσδιορίσουμε τους χημικούς δεσμούς και διάφορες άλλες πληροφορίες επίσης.
Εικόνα 01: Περιθλασίμετρο ακτίνων Χ
Οι κρύσταλλοι έχουν τακτικά διατεταγμένα άτομα. Οι ακτίνες Χ είναι κύματα ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Επομένως, τα άτομα στον κρύσταλλο μπορούν να διασκορπίσουν τις ακτίνες Χ μέσω των ηλεκτρονίων των ατόμων. Ως αποτέλεσμα, οι ακτίνες Χ που χτυπούν τα ηλεκτρόνια παράγουν δευτερεύοντα κύματα (σφαιρικά κύματα) που αναδύονται από το ηλεκτρόνιο. Ονομάζουμε αυτή τη διαδικασία ως «ελαστική σκέδαση» και το ηλεκτρόνιο ενεργεί ως σκεδαστής. Ωστόσο, αυτά τα κύματα ακυρώνουν το ένα το άλλο μέσω καταστροφικών παρεμβολών.
Τι είναι η περίθλαση ηλεκτρονίων;
Η περίθλαση ηλεκτρονίων είναι μια αναλυτική τεχνική που χρησιμοποιούμε για να μελετήσουμε το θέμα. Ως εκ τούτου, η θεωρία πίσω από αυτήν την τεχνική περιλαμβάνει την πυροδότηση ηλεκτρονίων σε ένα δείγμα για την παρατήρηση των μοτίβων παρεμβολής της δέσμης ηλεκτρονίων. Ο όρος παρεμβολή αναφέρεται στο σχηματισμό ενός προκύπτοντος κύματος από δύο κύματα που έχουν μεγαλύτερο, χαμηλότερο ή ίσο πλάτος. Συνήθως, εκτελούμε αυτό το πείραμα σε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης (TEM) ή σε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM). Αυτά τα όργανα χρησιμοποιούν μια επιταχυνόμενη δέσμη ηλεκτρονίων (επιταχυνόμενη από ένα ηλεκτροστατικό δυναμικό).
Εικόνα 02: Μοτίβο περίθλασης ηλεκτρονίων
Τα κρυσταλλικά στερεά έχουν περιοδική δομή ατόμων. Αυτή η περιοδική δομή λειτουργεί ως πλέγμα περίθλασης (διασπά και περιθλά τη δέσμη ηλεκτρονίων σε πολλές δέσμες που ταξιδεύουν σε διαφορετικές κατευθύνσεις). Εκεί, η σκέδαση των ηλεκτρονίων συμβαίνει με προβλέψιμο τρόπο. Το σχέδιο της περίθλασης μας δίνει λεπτομέρειες για να προβλέψουμε τη δομή του κρυστάλλου. Ωστόσο, αυτή η τεχνική έχει μεγάλο περιορισμό ανά φάση πρόβλημα (το πρόβλημα της απώλειας πληροφοριών σχετικά με τη φάση που μπορεί να συμβεί κατά την πραγματοποίηση μιας φυσικής μέτρησης).
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της περίθλασης ακτίνων Χ και της περίθλασης ηλεκτρονίων;
Η περίθλαση ακτίνων Χ και η περίθλαση ηλεκτρονίων είναι σημαντικές αναλυτικές τεχνικές που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για να προσδιορίσουμε την κρυσταλλική δομή των κρυσταλλικών στερεών. Η βασική διαφορά μεταξύ της περίθλασης ακτίνων Χ και της περίθλασης ηλεκτρονίων είναι ότι η περίθλαση ακτίνων Χ περιλαμβάνει τη διάθλαση μιας προσπίπτουσας δέσμης ακτίνων Χ σε διαφορετικές κατευθύνσεις ενώ η περίθλαση ηλεκτρονίων περιλαμβάνει την παρεμβολή μιας δέσμης ηλεκτρονίων.
Επιπλέον, η περίθλαση ακτίνων Χ χρησιμοποιεί μια δέσμη ακτίνων Χ ενώ η περίθλαση ηλεκτρονίων χρησιμοποιεί μια δέσμη ηλεκτρονίων. Ως άλλη σημαντική διαφορά μεταξύ των περιθλασών ακτίνων Χ και ηλεκτρονίων, η περίθλαση ηλεκτρονίων περιορίζεται από το πρόβλημα φάσης, ενώ δεν έχει σημαντική επίδραση στη διάθλαση ακτίνων Χ. Περισσότερες λεπτομέρειες εμφανίζονται στο infographic σχετικά με τη διαφορά μεταξύ της περίθλασης ακτίνων Χ και της περίθλασης ηλεκτρονίων.
Σύνοψη – Περίθλαση ακτίνων Χ εναντίον περίθλασης ηλεκτρονίων
Τόσο η περίθλαση ακτίνων Χ όσο και η περίθλαση ηλεκτρονίων είναι τεχνικές που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για να προσδιορίσουμε τη δομή των κρυστάλλων. Η βασική διαφορά μεταξύ της περίθλασης ακτίνων Χ και της περίθλασης ηλεκτρονίων είναι ότι η περίθλαση ακτίνων Χ περιλαμβάνει τη διάθλαση μιας προσπίπτουσας δέσμης ακτίνων Χ σε διαφορετικές κατευθύνσεις ενώ η περίθλαση ηλεκτρονίων περιλαμβάνει την παρεμβολή μιας δέσμης ηλεκτρονίων.
