2.6 Allgemeines zur Beugung

Die Streuung (Beugung) von Strahlen (Wellen) ist fundamental wichtig zur Strukturaufklärung. Man kann sowohl elektromagnetische Wellen (Röntgen-, Synchrotronstrahlung) als auch Materiewellen (Elektronen, thermische Neutronen, Atomstrahlen (leichte Atome wie Helium)) verwenden. Dies führt dann zu einer Wechselwirkung mit den Elektronenhüllen im Festkörper. Nur Neutronen wechselwirken direkt mit den Kernen. Elektronen und Atomstrahlen werden vor allem für Oberflächen verwendet und Neutronen und Röntgenstrahlen zur Bestimmung der Struktur des Volumens. Man verwendet eine Wellenlänge < a (Atomabstand). Die Energien bei = 1Å betragen:

• -Strahlung: 12keV
• Elektronen: 150eV
• Neutronen: 80meV
• Heliumatome: 20meV

Siehe Übungen! Neutronen und Heliumatome sind wichtig für die Schwingungsanregung in Festkörpern.

Beugung entsteht nun durch Superposition von Teilwellen. Der Ort der Atome hat hierbei Einfluß auf die Phase der Teilwellen. Zur Beugung benötigt man kohärente Streuung. Es gibt jedoch auch inkohärente Streuung (beispielsweise Neutronen an Kernen mit Spinunordnung). Des weiteren gibt es elastische ( = 0, kein Energieverlust) und inelastische Streuung (0, Energieverlust).