Der Hauptunterschied zwischen Röntgenbeugung und Elektronenbeugung besteht darin, dass die Röntgenbeugung die Beugung eines einfallenden Röntgenstrahls in verschiedene Richtungen beinh altet, während die Elektronenbeugung die Interferenz eines Elektronenstrahls beinh altet.
Sowohl die Röntgenbeugung als auch die Elektronenbeugung sind Analysetechniken, mit denen wir Materie untersuchen können. Eine andere derartige Technik ist die Neutronenbeugung. Diese Techniken offenbaren die Kristallstrukturen der Materie. Daher liegen die Anwendungen dieser Techniken in der Festkörperphysik und Chemie.
Was ist Röntgenbeugung?
Röntgenbeugung oder Röntgenkristallographie ist eine analytische Technik, die wir verwenden, um die Struktur von Kristallen zu bestimmen. Daher beinh altet die Theorie hinter der Technik 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 von Atomen in der Kristallstruktur an. Darüber hinaus können wir auch die chemischen Bindungen und verschiedene andere Informationen bestimmen.
Abbildung 01: Röntgendiffraktometer
Kristalle haben regelmäßig angeordnete Atome. Röntgenstrahlen sind Wellen elektromagnetischer Strahlung. Daher können die Atome im Kristall die Röntgenstrahlen durch die Elektronen der Atome streuen. Infolgedessen erzeugen Röntgenstrahlen, die auf die Elektronen treffen, Sekundärwellen (Kugelwellen), die aus dem Elektron austreten. Wir nennen diesen Vorgang „elastische Streuung“, und das Elektron fungiert als Streuer. Diese Wellen heben sich jedoch durch destruktive Interferenz gegenseitig auf.
Was ist Elektronenbeugung?
Elektronenbeugung ist eine Analysetechnik, mit der wir die Materie untersuchen. Daher beinh altet die Theorie hinter dieser Technik das Abfeuern von Elektronen auf eine Probe, um die Interferenzmuster des Elektronenstrahls zu beobachten. Der Begriff Interferenz bezeichnet die Entstehung einer resultierenden Welle aus zwei Wellen mit größerer, kleinerer oder gleicher Amplitude. Üblicherweise führen wir dieses Experiment in einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) oder in einem Rasterelektronenmikroskop (REM) durch. Diese Instrumente verwenden einen beschleunigten Elektronenstrahl (beschleunigt durch ein elektrostatisches Potential).
Abbildung 02: Ein Elektronenbeugungsmuster
Kristalline Festkörper haben eine periodische Atomstruktur. Diese periodische Struktur wirkt als Beugungsgitter (sp altet und beugt den Elektronenstrahl in mehrere Strahlen, die sich in verschiedene Richtungen ausbreiten). Dort erfolgt die Streuung von Elektronen in vorhersagbarer Weise. Das Beugungsmuster gibt uns Details, um die Struktur des Kristalls vorherzusagen. Diese Technik hat jedoch eine große Einschränkung durch das Phasenproblem (das Problem des Informationsverlusts bezüglich der Phase, das auftreten kann, wenn eine physikalische Messung durchgeführt wird).
Was ist der Unterschied zwischen Röntgenbeugung und Elektronenbeugung?
Röntgenbeugung und Elektronenbeugung sind wichtige Analysetechniken, mit denen wir die Kristallstruktur kristalliner Festkörper bestimmen können. Der Hauptunterschied zwischen Röntgenbeugung und Elektronenbeugung besteht darin, dass die Röntgenbeugung die Beugung eines einfallenden Röntgenstrahls in verschiedene Richtungen beinh altet, während die Elektronenbeugung die Interferenz eines Elektronenstrahls beinh altet.
Darüber hinaus verwendet die Röntgenbeugung einen Strahl von Röntgenstrahlen, während die Elektronenbeugung einen Strahl von Elektronen verwendet. Als weiterer wichtiger Unterschied zwischen Röntgen- und Elektronenbeugung ist die Elektronenbeugung durch das Phasenproblem begrenzt, während sie keine wesentliche Auswirkung auf die Röntgenbeugung hat. Weitere Details finden Sie in der Infografik zum Unterschied zwischen Röntgenbeugung und Elektronenbeugung.
Zusammenfassung – Röntgenbeugung vs. Elektronenbeugung
Sowohl die Röntgenbeugung als auch die 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 Röntgenstrahls in verschiedene Richtungen beinh altet, während die Elektronenbeugung die Interferenz eines Elektronenstrahls beinh altet.
