電子回折
電子回折(でんしかいせつ)または電子線回折 (electron diffraction) は、物質に電子ビームを照射した時に、干渉によって様々なパターンが現れる現象、または、その干渉パターンを観察することで、物質の対称性を研究する技法のことをいう。電子回折は、電子が波動であることの証拠でもある。類似の技法として、X線回折や中性子回折がある。
電子回折は固体物理学や化学において、固体の結晶構造の研究によく使われる。電子回折 (制限視野電子回折またはSAED) パターンが得られる、もっとも典型的な実験装置は透過型電子顕微鏡 (TEM) である。電子後方散乱回折 (EBSD) パターンが得られる検出器が備わったTEM や走査型電子顕微鏡 (SEM) も存在する。TEMおよびSEMでは、電子は静電ポテンシャルによって加速されることで必要なエネルギーを得、対象の試料に照射される前に特定の波長となるよう設定する。
電子回折の運動学的近似によれば、回折ビームの強さは次の式で表される。
I g = | ψ g | 2 ∝ | F g | 2 {\displaystyle I_{\mathbf {g} }=\left|\psi _{\mathbf {g} }\right|^{2}\propto \left|F_{\mathbf {g} }\right|^{2}}
ここで ψ g {\displaystyle \psi _{\mathbf {g} }} は回折ビームの波動関数、 F g {\displaystyle F_{\mathbf {g} }} は次の式で表される構造因子である。
F g = ∑ i f i e − 2 π i g ⋅ r i {\displaystyle F_{\mathbf {g} }=\sum _{i}f_{i}e^{-2\pi i\mathbf {g} \cdot \mathbf {r} _{i}}}