
Transmissionselektronenmikroskop mit Beugungsbild
Quelle: Wikipedia

30 Jahre später gelang es Claus Jönsson, einen so feinen Doppelspalt
herzustellen, dass erstmals die Interferenz von Elektronen nachgewiesen
werden konnte, ohne dass diese in Materie eindringen bzw. durch diese
hindurch dringen mussten.
Heute wird die Elektronenbeugung in vielfältiger Weise zur Untersuchung der Strukturen von Festkörpern und Gasen eingesetzt (siehe auch Lexikon der Physik):
- Niederenergetische Elektronen mit Energien zwischen 10eV und 1000eV dienen zur Untersuchung von Oberflächenstrukturen (LEED low energy electron diffraction).
- Bei höherer Energie von 5keV bis 50keV können Wachstumsprozesse auf Oberflächen beobachtet werden, die man z. B. beim Aufdampfen von Materialien auf Trägermedien z. B. beim Versilbern oder Vergolden benutzt (RHEED reflection high energy electron diffraction).
- Bei noch höheren Energie gelingt es, dünne Folien mit Elektronen zu durchstrahlen und ihre innere Struktur zu analysieren. Die Folien müssen z. B. durch Ätzung auf eine Dicke von ca. 1nm bis 100nm gebracht werden, und die Energie der Elektronen liegt bei 20keV bis 1000keV. Diese Anwendung ist als Elektronenmikroskopie bekannt und wird zur Analyse von Kristallen, chemischen Verbindungen und auch biologischen Substanzen verwendet (TEM transmission electron mikroscopy).
Im Jahr 1897 wurde bei der Untersuchung der sogenannten Kathoden-strahlung bei Gasentladungen das Elektron als Teilchen entdeckt und nachgewiesen, dass diese Teilchen Bestandteile der Atome sind. Im Jahre 1924 entwickelte der französische Physiker Louis de Broglies die Idee, Elektronen auch Welleneigenschaften zuzuordnen. In der Folge entstand der Gedanke, Elektronen als Sonden zur Beobachtung von atomaren Vorgängen und Strukturen zu verwenden, wie man es zum Beispiel mit Licht oder Röntgenstrahlung macht.
1927 beobachteten Davisson und Germer bei Beschuss einer Nickel-Folie mit langsamen Elektronen, dass sich die Elektronen in diesem Experiment (s. Skizze rechts) aufgrund der offensichtlichen Beugungserscheinungen an den atomaren Strukturen mit Welleneigenschaften wie denen des Lichts beschreiben lassen: Minima und Maxima entstanden wie bei der Interferenz von Licht z. B. an einem Doppelspalt. Somit zeigen auch Elektronen Welleneigenschaften.
Zentrale Experimente Physik GOSt


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