дифракция электронов

Ответ от Костя власов[гуру]
дифракция электронов
---------------
Дифракция электронов — процесс рассеяния электронов на совокупности частиц вещества, при котором электрон проявляет свойства, аналогичные свойствам волны. При выполнении некоторых условий, пропуская пучок электронов через материал можно зафиксировать дифракционную картину, соответствующую структуре материала.
Процесс дифракции электронов получил широкое применение в аналитических исследованиях кристаллических структур металлов, сплавов, полупроводниковых материалов.
http://www.femto.com.ua/articles/part_1/1079.html
С ФОРМУЛАМИ И ТАБЛИЦАМИ И ОПЫТАМИ
-------------------------------
ДИФРАКЦИЯ ЭЛЕКТРОНОВ - упругое рассеяние электронов на кристаллах или молекулах жидкостей и газов, при к-ром из первичного пучка образуются отклонённые на определ. углы дополнит. пучки электронов. Углы отклонения от нач. направления и интенсивности таких пучков определяются структурой рассеивающего объекта. Д. э., открытая в 1927 К. Дэвиссоном (С. Davisson) и Л. Джермером (L. Germer), подтвердила справедливость гипотезы Л. де Бройля (L. de Broglie, 1923) о волновых свойствах частиц.
В соответствии с квантовомеханич. представлениями движение электрона с массой т и импульсом р= mv (v - его скорость) описывается плоской монохроматич. волной, длина к-рой определяется соотношением де Вройля:
В ускоряющем электрич. поле кинетич. энергия mv2/2 сравнительно медленно движущегося электрона с зарядом е равна приобретённой им энергии еЕ, где E - пройденная разность потенциалов. Следовательно, . Подставляя в (1) выражение для v и численные значения констант, получим:
При скоростях электрона, сопоставимых со скоростью света с, учитывая зависимость т от v ( , т0 - масса покоя), получим:
Релятивистская поправка (выражение в скобках) существенна для Е>105 В. Ниже приведены значения для разл. E:
E, В
1
50
100
103
4*104
6*104
105
106
, нм
1,226
0,174
0,12
0,039
0,060
0,0045
0,0037
0,0004
Рис. 1. Схема опыта Дэвиссона и Джермера: К - монокристалл никеля; Э - электронная пушка; Ф - цилиндр Фарадея. При вращении кристалла вокруг оси 0 гальванометр, подключённый к цилиндру Фарадея, регистрирует дифракционные максимумы.
Для электронов с энергией от десятков до сотен эВ того же порядка, что и длина волны рентгеновского излучения, такие электроны наз. медленными. Электронам с энергией в несколько десятков кэВ соответствуют длины волн -излучения (десятые доли нм). Электроны таких (и выше) энергий наз. быстрыми. Электронам с энергией 100-150 эВ соответствуют значения порядка размеров атомов или межатомных расстояний в кристаллах. Такие медленные электроны с энергией ок. 100 эВ и использовали Дэвиссон и Джермер в своих экспериментах. Тонкий пучок электронов падал на грань (111) монокристалла никеля нормально к её поверхности (рис. 1). Распределение рассеянных электронов регистрировалось в опыте под разными углами с помощью гальванометра, подключённого к цилиндру Фарадея. При этом были зафиксированы чёткие максимумы (рис. 2), положение к-рых соответствовало условию:
где а -межатомное расстояние в Ni (111), полученное ранее с помощью рентгенографич. исследований, а значение вычислялось по ф-ле (2). Вскоре после опытов Дэвиссона и Джермера Дж. П. Томсон (G. P. Thomson) (и независимо П. С. Тартаковский) осуществил дифракцию быстрых электронов.
Рис. 2. Дифракционная картина, полученная в опыте Дэвиссона и Джермера при различных углах поворота кристалла для двух ускоряющих напряжении V, двух значений угла , определяющих положение гальванометра. В скобках указаны индексы кристаллографических плоскостей, на которых наблюдалась дифракция.
Наряду с двухмерной Д. э. (рассеянием на поверхности кристалла) в опытах Дэвиссона и Джермера были зафиксированы и максимумы, отвечающие трёхмерной дифракции, к-рую обычно рассматривают как отражение первичного пучка электронов от системы параллельных атомных плоскостей.