Кіріспе
Эвальд сферасы – электрондар, нейтрондар және рентген сәулелерінің дифракциясында қолданылатын геометриялық құрылым. Ол мыналардың арасындағы байланысты көрсетеді:
түсетін және дифракцияланған сәулелердің толқын векторы,
берілген шағылыс үшін дифракция бұрышы,
кристалдың кері торлары. Бұл құрылымды неміс физигі және кристаллографы Пол Питер Эвальд жасаған. Эвальд өзі бұл құрылымды «шағылыс сферасы» деп атаған. Ол көбінесе екі өлшемді «Эвальд шеңбері» моделіне дейін қарапайымдастырылады немесе Эвальд сферасы деп те аталуы мүмкін.
The Ewald sphere is a geometric construction used in electron, neutron, and x ray diffraction which shows the relationship between:
the wavevector of the incident and diffracted beams,
the diffraction angle for a given reflection,
the reciprocal lattice of the crystal. It was conceived by Paul Peter Ewald, a German physicist and crystallographer. Ewald himself spoke of the sphere of reflection. It is often simplified to the two dimensional "Ewald's circle" model or may be referred to as the Ewald sphere.
Эвальд құрылысы
Кристаллды атомдардың торы ретінде сипаттауға болады, бұл өз кезегінде кері торға алып келеді. Электрон, нейтрон немесе рентген сәулелері атомдармен дифракцияланады, егер толқын векторы бар түзу жазықтық толқыны болса, онда толқын атомдармен дифракцияланғаннан кейін диаграммада көрсетілгендей, шығатын толқын векторлары болады. Толқындардың энергиясы (электрон, нейтрон немесе рентген сәулелері) толқын векторының шамасына байланысты, сондықтан энергия өзгермесе (эластикалық шашырау) олардың шамалары бірдей болады, яғни олардың барлығы Эвальд сферасында жатуы керек. Суретте қызыл нүкте толқын векторларының бастапқы нүктесі, қара нүктелер кері тор нүктелері (векторлар), ал көк түспен үш толқын векторы көрсетілген. Толқын векторы үшін сәйкес кері тор нүктесі Эвальд сферасында жатыр, бұл Брэгг дифракциясының шарты. Ал үшін сәйкес кері тор нүктесі Эвальд сферасынан тыс, сондықтан мұнда қозу қатесі деп аталады. Толқын векторына дифракцияның амплитудасы және қарқындылығы үлгінің пішінінің Фурье түрлендіруіне, қозу қатесіне, тиісті кері тор векторының құрылымдық факторына, сондай-ақ шашыраудың әлсіз немесе күшті болуына байланысты. Нейтрондар мен рентген сәулелері үшін шашырау көбінесе әлсіз болады, сондықтан негізінен Брэгг дифракциясы байқалады, бірақ электрондық дифракция үшін ол әлдеқайда күшті.