電子が結晶材料と相互作用すると、サンプルを特徴付けるスポットを伴うリングのパターンが得られます。この現象は電子線回折と呼ばれます。
TEM (透過型電子顕微鏡) では、電子回折は、ビーム カラムの磁気レンズを使用して、単一粒子または巨大結晶の端に集束できるポイントにビームを集束させることによって実行されます。結果は、結晶構造によりビームが散乱する場所に明るい点がある暗い画像になります。
電子回折の意味
- 電子回折は、物質の結晶構造を決定するための方法です。試料に電子ビームを投射すると、結晶格子が回折格子として機能し、予測可能なパターンで電子を散乱させ、回折パターンを生成します。
- 電子回折は、入射電子が原子との相互作用で運動エネルギーを失わない場合に、弾性散乱によって発生します。
- この電子回折実験は、電子が原子によって規則的に (ほぼ弾性的に) 分散される集団散乱現象です。
電子回折の重要性
電子線回折の重要性は、以下のポイントで説明されています:
- 電子回折は、X 線よりもはるかに透過性が低く、散乱がはるかに強い場合があります。その結果、壊れやすい層のサンプルでも電子が敏感になり、短時間で強い回折パターンが得られます。
- アモルファスまたは多結晶材料の場合の光点またはリングは、電子回折結果を使用して、サンプルの結晶構造に関する情報を決定するために利用できます。コアシェル ナノ粒子を作成したり、薬物の放出や吸収機能を備えた材料を設計したりする場合、結晶構造は非常に重要です。
- X 線回折とは対照的に、これはわずか数秒の露光時間で高強度の回折電子ビームを得るという利点を提供します。
- 電子回折法の用途の 1 つに、ガス電子回折 (GED) があります。構造化学を完全に理解するには、GED コースワークが必要です。
電子線回折パターンの種類
電子線回折パターンには 3 種類あります。それぞれの形成は、結晶構造、厚さなどの物質のさまざまな条件に基づいています。単結晶材料は、斑点パターンまたは菊池線、または菊池線と斑点パターンの両方の組み合わせを示し、PO、結晶材料は示しますリングパターン。
リングパターン
これらのパターンは、多結晶材料の超微粒子によって作られています。したがって、さまざまな多結晶材料の相は、リングパターンを解釈することによって決定されます。多結晶標本は純アルミニウムまたは純金です。
スポット パターン
このようなタイプの電子回折を指標付けして解釈するために使用されるスポット回折パターンには、2 つのパラメーターがあります。 1 つ目は半径 R です。これは、電子回折パターンの回折ビームと透過ビームの差です。この距離は、平面反射に対する平均ベクトルと見なすことができます。次に、2 つのベクトル間の角度は、中心から隣接する 2 つの点に描かれます。これらのスポットのそれぞれは、平面のセットを表します。
菊池模様
菊池の線模様は、材料の厚さが予想以上に厚く、ほぼ完璧に近い場合に発生します。これらのパターンは、わずかなエネルギー損失で小さな角度で非弾性的に散乱した電子によって作られます。すると、この電子線が弾性的に散乱し、パターンに菊池の線ができます。デザインの菊地線は、平行な暗い線と明るい線のペアです。
さまざまな物質状態による回折
電子と物質の相互作用
電子が回折するためには、物質が必要です。それらの相互作用は、負の電荷があるため、X 線やニューロンなどの他の放射線とは異なります。負の電子は、正に帯電した原子コアと相互作用すると、クーロン力によって回折されます。
電子回折は、入射電子が原子との相互作用で運動エネルギーを失わない場合に、弾性散乱によって発生します。ただし、場合によっては、散乱電子でさえも非弾性的に回折することがあります。
原子格子上の回折
典型的な電子顕微鏡で使用される電子ビームの波長は、結晶格子が回折格子として機能するほど十分に小さい。したがって、回折パターンは、さまざまな角度と強度で回折されたビームの助けを借りて形成できます。
気体中の分子の回折
回折は、気体雰囲気に分散した個々の分子に対して実行できます。複数の分子がビームを異なる方向に回折するため、結果として得られる回折図は、多結晶材料のリング回折図と同様に同心リングを示します。
結論
電子線回折の意味と重要性、電子線回折とX線と神経細胞の違いを学びました。粒子の正確な分析を提供します。このページでは、電子回折の多くのパターンと、電子回折が使用される物質の状態について説明します。
材料特性評価のための導出された実験的アプローチは、電子回折としても知られています。 X線回折と中性子回折は関連する技術です。
