电子衍射

电子衍射或电子束衍射是样品的电子针对干扰通过观察图案，用于研究材料的技术。这是由于粒子和波的双重性质而发生的现象，粒子（在这种情况下为电子）也可以称为波。因此，可以将电子视为诸如声波或水波之类的波。类似的技术包括X射线衍射和中子衍射。

在固态物理和化学中，电子衍射通常用于研究固体的晶体结构。可以产生电子衍射（受限场电子衍射或SAED）图案的最典型的实验设备是透射电子显微镜（TEM）。也有配备有探测器的TEM和扫描电子显微镜（SEM），这些探测器可以获取电子背散射衍射（EBSD）图案。在TEM和SEM中，电子被静电势加速以获得所需的能量，并被设置为具有特定波长，然后再照射到目标样品上。

由于晶体具有周期性结构，因此它起着衍射光栅的作用，并以可预测的方式散射电子。观察到的衍射基于图案，晶格引起的衍射图案（布拉维点阵可确定）。尽管可以通过精确地测量衍射强度来估计晶体结构，但是与X射线衍射的情况一样，会出现相位问题。另外，在电子衍射中，当晶体变厚时，电子束的多次散射的影响不容忽视，因此，衍射强度的计算需要基于动态衍射理论而非运动衍射理论。由于这些原因，电子衍射法在分析晶体结构中的有效性受到限制。另一方面，由于电子束的多次散射，在X射线衍射中通常观察到的弗里德尔定律被破坏，因此具有可以确定晶体的对称中心的存在或不存在的优点。

与使用X射线或中子通过衍射研究材料不同，电子是带电粒子，它们通过库仑力与物质相互作用。换句话说，发射的电子会同时受到带正电的原子核和周围电子的影响。另一方面，X射线与价电子的空间分布相互作用，中子由于与原子核的强相互作用而散射。此外，由于中子的磁矩不为零，因此它也被磁场散射。由于这种交互方式不同，因此每种都有自己的用途。