Differenza tra diffrazione di raggi X e diffrazione di elettroni

Il differenza fondamentale tra la diffrazione dei raggi X e la diffrazione elettronica è quella La diffrazione dei raggi X comporta la diffrazione di un fascio incidente di raggi X in direzioni diverse, mentre la diffrazione elettronica comporta l'interferenza di un fascio di elettroni.

Sia la diffrazione a raggi X che la diffrazione elettronica sono tecniche analitiche che possiamo usare per studiare la materia. Un'altra tecnica simile è la diffrazione di neutroni. Queste tecniche rivelano le strutture cristalline della materia. Pertanto le applicazioni di queste tecniche sono in fisica e chimica allo stato solido.

CONTENUTO

1. Panoramica e differenza chiave
2. Cos'è la diffrazione a raggi X
3. Che cos'è la diffrazione elettronica
4. Confronto affiancato - Diffrazione dei raggi X vs Diffrazione degli elettroni in forma tabulare
5. Sommario

Cos'è la diffrazione a raggi X?

La diffrazione a raggi X o la cristallografia a raggi X è una tecnica analitica che usiamo per determinare la struttura dei cristalli. Quindi, la teoria alla base della tecnica coinvolge la diffrazione di un fascio di raggi X incidente in direzioni diverse. In breve, misurando gli angoli e le intensità dei raggi diffratti, possiamo determinare l'immagine 3D della densità elettronica all'interno di quel cristallo. Di conseguenza, le densità degli elettroni danno le posizioni degli atomi nella struttura cristallina. Inoltre, possiamo determinare i legami chimici e varie altre informazioni.

Figura 01: Diffrattometro a raggi X.

I cristalli hanno regolarmente disposti gli atomi. I raggi X sono onde di radiazione elettromagnetica. Pertanto, gli atomi nel cristallo possono sparpagliare i raggi X attraverso gli elettroni degli atomi. Di conseguenza, i raggi X che colpiscono gli elettroni producono onde secondarie (onde sferiche) che emergono dall'elettrone. Chiamiamo questo processo come "scattering elastico" e l'elettrone funge da scatterer. Tuttavia, queste onde si annullano a vicenda tramite interferenze distruttive.

Che cos'è la diffrazione elettronica?

La diffrazione elettronica è una tecnica analitica che usiamo per studiare la materia. Quindi, la teoria alla base di questa tecnica coinvolge il lancio di elettroni su un campione per osservare i modelli di interferenza del fascio di elettroni. Il termine interferenza si riferisce alla formazione di un'onda risultante da due onde che hanno un'ampiezza maggiore, inferiore o uguale. Di solito, eseguiamo questo esperimento in un microscopio elettronico a trasmissione (TEM) o in un microscopio elettronico a scansione (SEM). Questi strumenti utilizzano un fascio di elettroni accelerato (accelerato da un potenziale elettrostatico).

Figura 02: un modello di diffrazione elettronica

I solidi cristallini hanno una struttura periodica di atomi. Questa struttura periodica agisce come un reticolo di diffrazione (divide e diffrange il fascio di elettroni in diversi fasci che viaggiano in direzioni diverse). Lì, la dispersione di elettroni avviene in modo prevedibile. Il modello di diffrazione ci fornisce dettagli per prevedere la struttura del cristallo. Tuttavia, questa tecnica ha una grande limitazione per problema di fase (il problema della perdita di informazioni relative alla fase che può verificarsi quando si effettua una misurazione fisica).

Qual è la differenza tra la diffrazione dei raggi X e la diffrazione degli elettroni?

La diffrazione dei raggi X e la diffrazione degli elettroni sono importanti tecniche analitiche che possiamo usare per determinare la struttura cristallina dei solidi cristallini. La differenza chiave tra la diffrazione dei raggi X e la diffrazione degli elettroni è che la diffrazione dei raggi X comporta la diffrazione di un raggio incidente di raggi X in direzioni diverse, mentre la diffrazione elettronica comporta l'interferenza di un fascio di elettroni.

Inoltre, la diffrazione dei raggi X utilizza un raggio di raggi X mentre la diffrazione elettronica utilizza un raggio di elettroni. Come un'altra importante differenza tra diffrazione di raggi X e di elettroni, la diffrazione elettronica è limitata dal problema di fase mentre non ha alcun effetto considerevole sulla diffrazione dei raggi X. Ulteriori dettagli sono mostrati nell'infografica sulla differenza tra diffrazione a raggi X e diffrazione elettronica.

Riassunto - Diffrazione dei raggi X vs Diffrazione degli elettroni

Sia la diffrazione a raggi X che la diffrazione elettronica sono tecniche che possiamo usare per determinare la struttura dei cristalli. La differenza chiave tra la diffrazione dei raggi X e la diffrazione degli elettroni è che la diffrazione dei raggi X comporta la diffrazione di un raggio incidente di raggi X in direzioni diverse, mentre la diffrazione elettronica comporta l'interferenza di un fascio di elettroni.

Riferimento:

1. "Cristallografia a raggi X". Wikipedia, Wikimedia Foundation, 7 nov. 2018. Disponibile qui 
2. "Diffrazione elettronica". Wikipedia, Wikimedia Foundation, 12 luglio 2018. Disponibile qui 

Cortesia dell'immagine:

1. "Freezed XRD" di Kaspar Kallip - Opera propria, (CC BY-SA 4.0) attraverso Commons Wikimedia  
2. "DifraccionElectronesMET" di Oysteinp nella lingua inglese di Wikipedia, (CC BY-SA 3.0) attraverso Commons Wikimedia