Verschil tussen X-straal diffractie en elektronen diffractie

De belangrijk verschil tussen röntgendiffractie en elektronendiffractie is dat Röntgendiffractie omvat de diffractie van een invallende bundel van X-stralen in verschillende richtingen, terwijl elektrondiffractie de interferentie van een elektronenbundel omvat.

Zowel röntgendiffractie als elektronendiffractie zijn analytische technieken die we kunnen gebruiken om materie te bestuderen. Een andere dergelijke techniek is neutronen diffractie. Deze technieken onthullen de kristalstructuren van materie. Daarom zijn de toepassingen van deze technieken in vaste stof fysica en chemie.

INHOUD

1. Overzicht en belangrijkste verschil
2. Wat is X Ray Diffraction
3. Wat is elektronen diffractie
4. Vergelijking zij aan zij - X Ray Diffraction vs Electron Diffraction in Tabular Form
5. Samenvatting

Wat is X Ray Diffraction?

Röntgendiffractie of röntgenkristallografie is een analytische techniek die we gebruiken om de structuur van kristallen te bepalen. Vandaar dat de theorie achter de techniek de diffractie van een invallende röntgenbundel in verschillende richtingen omvat. Kortom, door de hoeken en intensiteiten van de gebogen stralen te meten, kunnen we het 3D-beeld van de elektronendichtheid binnen dat kristal bepalen. Bijgevolg geven de elektronendichtheden de posities van atomen in de kristalstructuur. Verder kunnen we ook de chemische bindingen en verschillende andere informatie bepalen.

Figuur 01: Diffractometer voor röntgenstralen

Kristallen hebben regelmatig geordende atomen. X-stralen zijn golven van elektromagnetische straling. Daarom kunnen de atomen in het kristal de röntgenbundels door de elektronen van de atomen verspreiden. Als een resultaat, röntgenstralen die de elektronen treffen produceren secundaire golven (bolvormige golven) die uit het elektron komen. We noemen dit proces "elastische verstrooiing" en elektron fungeert als de verstrooier. Deze golven heffen echter elkaar op via destructieve interferentie.

Wat is elektronen diffractie?

Elektrondiffractie is een analytische techniek die we gebruiken om de materie te bestuderen. Vandaar dat de theorie achter deze techniek bestaat uit het afvuren van elektronen in een monster om de interferentiepatronen van de elektronenstraal te observeren. De term interferentie verwijst naar de vorming van een resulterende golf uit twee golven die een grotere, lagere of gelijke amplitude hebben. Meestal voeren we dit experiment uit in een transmissie-elektronenmicroscoop (TEM) of in een scanningelektronenmicroscoop (SEM). Deze instrumenten gebruiken een versnelde elektronenstraal (versneld door een elektrostatisch potentiaal).

Figuur 02: Een elektronen diffractiepatroon

Kristallijne vaste stoffen hebben een periodieke structuur van atomen. Deze periodieke structuur fungeert als een diffractierooster (splitst en buigt de elektronenstraal in verschillende stralen die zich in verschillende richtingen verplaatsen). Daar vindt de verstrooiing van elektronen op een voorspelbare manier plaats. Het diffractiepatroon geeft ons details om de structuur van het kristal te voorspellen. Deze techniek heeft echter een grote beperking door faseproblemen (het probleem van het verlies van informatie over de fase die kan optreden bij het maken van een fysieke meting).

Wat is het verschil tussen X-straal diffractie en elektronen diffractie?

Röntgendiffractie en elektronendiffractie zijn belangrijke analytische technieken die we kunnen gebruiken om de kristalstructuur van kristallijne vaste stoffen te bepalen. Het belangrijkste verschil tussen röntgendiffractie en elektronendiffractie is dat röntgendiffractie de diffractie van een invallende bundel van X-stralen in verschillende richtingen omvat, terwijl elektronendiffractie de interferentie van een elektronenbundel omvat.

Bovendien maakt röntgendiffractie gebruik van een bundel röntgenstralen, terwijl elektronen diffractie een bundel elektronen gebruikt. Als een ander belangrijk verschil tussen röntgen- en elektronendiffracties, wordt elektronen diffractie beperkt door faseprobleem terwijl het geen aanzienlijk effect heeft op röntgendiffractie. Meer details worden getoond in de infographic over het verschil tussen röntgendiffractie en elektronendiffractie.

Samenvatting - X Ray Diffraction vs Electron Diffraction

Zowel röntgendiffractie als elektronendiffractie zijn technieken die we kunnen gebruiken om de structuur van kristallen te bepalen. Het belangrijkste verschil tussen röntgendiffractie en elektronendiffractie is dat röntgendiffractie de diffractie van een invallende bundel van X-stralen in verschillende richtingen omvat, terwijl elektronendiffractie de interferentie van een elektronenbundel omvat.

Referentie:

1. "X-Ray Crystallography." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 7 november 2018. Beschikbaar Hier 
2. "Electron Diffraction." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 12 juli 2018. Beschikbaar Hier 

Afbeelding met dank aan:

1. "Freezed XRD" door Kaspar Kallip - Eigen werk, (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia  
2. "DifraccionElectronesMET" Door Oysteinp op de Engelstalige Wikipedia, (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia