Unterschied zwischen Röntgenbeugung und Elektronenbeugung

Das Hauptunterschied zwischen Röntgenbeugung und Elektronenbeugung ist das Die Röntgenbeugung beinhaltet die Beugung eines einfallenden Strahls von Röntgenstrahlen in verschiedene Richtungen, während die Elektronenbeugung die Interferenz eines Elektronenstrahls beinhaltet.

Sowohl die Röntgenbeugung als auch die Elektronenbeugung sind analytische Techniken, mit denen wir Materie untersuchen können. Eine andere derartige Technik ist die Neutronenbeugung. Diese Techniken zeigen die Kristallstrukturen der Materie. Daher finden die Anwendungen dieser Techniken in der Festkörperphysik und -chemie Anwendung.

INHALT

1. Übersicht und Schlüsseldifferenz
2. Was ist Röntgenbeugung?
3. Was ist Elektronenbeugung?
4. Side-by-Side-Vergleich - Röntgenbeugung vs. Elektronenbeugung in Tabellenform
5. Zusammenfassung

Was ist Röntgenbeugung??

Röntgenbeugung oder Röntgenkristallographie ist eine analytische Technik, mit der wir die Struktur von Kristallen bestimmen. Die Theorie hinter der Technik beinhaltet daher die Beugung eines einfallenden Röntgenstrahls in verschiedene Richtungen. Kurz gesagt, durch Messen der Winkel und Intensitäten der gebeugten Strahlen können wir das 3D-Bild der Elektronendichte innerhalb dieses Kristalls bestimmen. Folglich geben die Elektronendichten die Positionen der Atome in der Kristallstruktur an. Darüber hinaus können wir die chemischen Bindungen und verschiedene andere Informationen bestimmen.

Abbildung 01: Röntgendiffraktometer

Kristalle haben regelmäßig Atome angeordnet. Röntgenstrahlen sind Wellen elektromagnetischer Strahlung. Daher können die Atome im Kristall die Röntgenstrahlen durch die Elektronen der Atome streuen. Infolgedessen erzeugen auf die Elektronen auftreffende Röntgenstrahlen Sekundärwellen (sphärische Wellen), die aus dem Elektron austreten. Wir bezeichnen diesen Prozess als "elastische Streuung" und Elektron als Streuer. Diese Wellen heben sich jedoch durch destruktive Interferenz auf.

Was ist Elektronenbeugung??

Elektronenbeugung ist eine analytische Technik, mit der wir die Materie untersuchen. Die Theorie hinter dieser Technik beinhaltet daher das Abfeuern von Elektronen auf eine Probe, um die Interferenzmuster des Elektronenstrahls zu beobachten. Der Begriff Interferenz bezieht sich auf die Bildung einer resultierenden Welle aus zwei Wellen, die eine größere, niedrigere oder gleiche Amplitude haben. Normalerweise führen wir dieses Experiment in einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) oder in einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) durch. Diese Instrumente verwenden einen beschleunigten Elektronenstrahl (beschleunigt durch ein elektrostatisches Potential).

Abbildung 02: Ein Elektronenbeugungsmuster

Kristalline Feststoffe haben eine periodische Atomstruktur. Diese periodische Struktur wirkt als Beugungsgitter (spaltet und beugt den Elektronenstrahl in mehrere Strahlen, die sich in verschiedene Richtungen bewegen). Dort erfolgt die Streuung der Elektronen auf vorhersagbare Weise. Das Beugungsmuster gibt uns Details, um die Struktur des Kristalls vorherzusagen. Diese Technik hat jedoch eine starke Einschränkung durch das Phasenproblem (das Problem des Informationsverlusts bezüglich der Phase, das bei einer physikalischen Messung auftreten kann)..

Was ist der Unterschied zwischen Röntgenbeugung und Elektronenbeugung??

Röntgenbeugung und Elektronenbeugung sind wichtige analytische Techniken, mit denen wir die Kristallstruktur kristalliner Festkörper bestimmen können. Der Hauptunterschied zwischen Röntgenbeugung und Elektronenbeugung besteht darin, dass die Röntgenbeugung die Beugung eines einfallenden Strahls von Röntgenstrahlen in verschiedene Richtungen beinhaltet, während die Elektronenbeugung die Interferenz eines Elektronenstrahls beinhaltet.

Darüber hinaus verwendet die Röntgenbeugung einen Röntgenstrahl, während die Elektronenbeugung einen Elektronenstrahl verwendet. Als ein weiterer wichtiger Unterschied zwischen Röntgenstrahl- und Elektronenbeugung ist die Elektronenbeugung durch das Phasenproblem begrenzt, während sie die Röntgenbeugung nicht wesentlich beeinflusst. Weitere Details sind in der Infografik zum Unterschied zwischen Röntgenbeugung und Elektronenbeugung dargestellt.

Zusammenfassung - Röntgenbeugung vs. Elektronenbeugung

Sowohl Röntgenbeugung als auch Elektronenbeugung sind Techniken, mit denen wir die Struktur von Kristallen bestimmen können. Der Hauptunterschied zwischen Röntgenbeugung und Elektronenbeugung besteht darin, dass die Röntgenbeugung die Beugung eines einfallenden Strahls von Röntgenstrahlen in verschiedene Richtungen beinhaltet, während die Elektronenbeugung die Interferenz eines Elektronenstrahls beinhaltet.

Referenz:

1. „Röntgenkristallographie“. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 7. November 2018. Hier verfügbar 
2. „Elektronenbeugung“. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 12. Juli 2018. Hier verfügbar 

Bildhöflichkeit:

1. "Freezed XRD" Von Kaspar Kallip - Eigene Arbeit, (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia  
2. ”DifraccionElectronesMET” von Oysteinp in der englischsprachigen Wikipedia, (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia