El primer experimento de LEED, se debe a Davisson y Germer (1927), que al mismo tiempo demostró la naturaleza ondulatoria del electrón. Mostraron que al incidir con un haz monoenergético de electrones sobre una superficie de Ni, emergían electrones elásticamente difractados en direcciones determinadas según un proceso de difracción por una red periódica de átomos en la muestra cristalina de Ni. Su aprovechamiento, como otras muchas técnicas se hace a partir del uso de UHV.
El fundamento del LEED está en la relación de L. de Broglie λ= h/mv. En el caso de difracción por una red periódica de átomos, sólo tiene lugar interferencia positiva cuando la diferencia de camino óptico de los electrones difractados por dos centros es igual a un múltiplo entero de la longitud de onda. Una red bidimensional periódica puede tratarse así como una superficie de líneas paralelas de centros de difracción caracterizados por las direcciones h´, k´y por las distancias dh´k´
En un esquema de óptica LEED se ve que los electrones primarios inciden normalmente sobre la muestra. Los electrones provenientes de la muestra (difractados hacia atrás) viajan rectilíneamente por una región libre de campo, hasta llegar y atravesar un montaje de rejillas hemisféricas concéntricas. La primera rejilla se encuentra al potencial de tierra, al igual que la muestra, de modo que los electrones difractados no se ven alterados en el espacio también libre de campos entre ambas. La segunda y tercera rejilla están a un potencial negativo cuya magnitud es algo inferior a la energía primaria de los electrones. De esta forma, todos los electrones dispersados inelasticamente son detenidos. Tras atravesar la tercera rejilla los electrones difractados elásticamente son acelerados hacia la pantalla fluorescente, que se encuentra a un potencial positivo de unos 5 keV. La cuarta rejilla se encuentra a tierra igual que la primera, para evitar in homogeneidades del campo eléctrico. Los electrones reacelerados hacia la pantalla aseguran una imagen fluorescente del patrón de difracción quese observa directamente a través de las rejillas por detrás de la muestra. La comparación de un esquema del experimento LEED con la construcción de Ewald bajo las mismas condiciones nos muestra claramente como el patrón de difracción observado es, sencillamente, una proyección de la red reciproca magnificada según la energía de los electrones, es decir una serie de puntos o manchas (spots) con la simetría del espacio reciproco correspondiente. |
