低能電子束射 (LEED) 是一種通過準直的低能電子束 (30–200 eV) 轟擊和在熒光屏上觀察衍射電子點來確定單晶材料表面結構的技術。

LEED 可以通過以下兩種方式之一使用：

• 定性地，記錄衍射圖案和分析光斑位置可提供有關表面結構對稱性的信息。 在存在吸附物的情況下，定性分析可能會揭示吸附物晶胞相對于底物晶胞的大小和旋轉排列的信息。
• 在定量方面，衍射光束的強度被記錄為入射電子束能量的函數，以生成所謂的 I-V 曲線。 通過與理論曲線的比較，這些可以提供關于手頭表面原子位置的準確信息。

類似于現代 LEED 的電子衍射實驗是xxx個觀察電子波狀特性的實驗，但 LEED 只是隨著真空產生和電子檢測技術的進步而成為表面科學中無處不在的工具。

電子衍射發生的理論可能性最早出現于 1924 年，當時路易斯·德布羅意 (Louis de Broglie) 引入了波動力學并提出了所有粒子的波狀性質。 在他獲得諾貝爾獎的著作中，德布羅意假定具有線性動量 p 的粒子的波長由 h/p 給出，其中 h 是普朗克常數。德布羅意假設于 1927 年在貝爾實驗室通過實驗得到證實，當時克林頓 Davisson 和 Lester Germer 向結晶鎳靶發射低能電子，并觀察到背散射電子強度的角度依賴性顯示出衍射圖案。 這些觀察結果與 Bragg 和 Laue 早期開發的 X 射線衍射理論一致。 在德布羅意假說被接受之前，衍射被認為是波的獨有屬性。

Davisson 和 Germer 于 1927 年在 Nature 和 Physical Review 上發表了他們電子衍射實驗結果的筆記。在 Davisson 和 Germer 的工作發表一個月后，Thompson 和 Reid 發表了他們的具有更高動能（高出千倍）的電子衍射工作 比 Davisson 和 Germer 在同一期刊中使用的能量）。 這些實驗揭示了電子的波動特性，開啟了電子衍射研究的時代。

低能電子衍射雖然在 1927 年被發現，但直到 1960 年代初才成為表面分析的流行工具。 主要原因是由于真空技術不足和法拉第杯等檢測方法緩慢，監測衍射光束的方向和強度是一個困難的實驗過程。 此外，由于 LEED 是一種表面敏感方法，因此它需要井然有序的表面結構。 清潔金屬表面的制備技術在很久以后才首次出現。

盡管如此，布朗大學的 H. E. Farnsworth 及其同事率先使用 LEED 作為一種方法來表征氣體在清潔金屬表面的吸收和相關的常規吸附階段，從 Davisson 和 Germer 發現后不久開始進入 1970 年代。

在 1960 年代初期，LEED 經歷了復興，因為超高真空變得廣泛可用，Germer 和他在貝爾實驗室的同事使用平面熒光屏引入了后加速檢測方法。 使用這種技術，衍射電子被加速到高能，從而在屏幕上產生清晰可見的衍射圖案。 具有諷刺意味的是，后加速方法早在 1934 年就已由 Ehrenberg 提出。

1962 年，Lander 及其同事推出了帶有相關半球網格的現代半球屏幕。 在 20 世紀 60 年代中期，現代 LEED 系統作為 Varian Associates 超高真空儀器套件的一部分在市場上銷售，并引發了表面科學活動的巨大推動。 值得注意的是，未來的諾貝爾獎獲得者 Gerhard Ertl 在這種 Varian 系統上開始了他的表面化學和催化研究。

很快就很清楚，已成功用于解釋 X 射線衍射實驗的運動學（單次散射）理論不足以對從 LEED 獲得的實驗數據進行定量解釋。 在這個階段，不可能詳細確定表面結構，包括吸附位點、鍵角和鍵長。考慮到多重散射可能性的動態電子衍射理論于 1960 年代后期建立。