APPLICAZIONI TECNOLOGICHE DELL'EMISSIONE ELETTRONICA DI ATOMI - CHIMICA - 2025

Le applicazioni tecnologiche dell'emissione elettronica di atomi vengono prodotte tenendo conto dei fenomeni che provocano l'espulsione di uno o più elettroni da un atomo. Cioè, affinché un elettrone lasci l'orbitale in cui è stabile attorno al nucleo dell'atomo, è necessario un meccanismo esterno per ottenere ciò.

Affinché un elettrone si stacchi dall'atomo a cui appartiene, deve essere rimosso mediante determinate tecniche, come l'applicazione di una grande quantità di energia sotto forma di calore o irradiazione con fasci di elettroni accelerati altamente energetici.

L'applicazione di campi elettrici che hanno una forza molto maggiore di quella relativa ai raggi, e anche l'uso di laser di grande intensità e con una luminosità maggiore di quella della superficie solare sono in grado di ottenere questo effetto di rimozione degli elettroni.

Principali applicazioni tecnologiche dell'emissione elettronica di atomi

Esistono diversi meccanismi per ottenere l'emissione elettronica degli atomi, che dipendono da alcuni fattori come il luogo da cui provengono gli elettroni emessi e il modo in cui queste particelle hanno la capacità di muoversi per attraversare una potenziale barriera di dimensioni finito.

Allo stesso modo, la dimensione di questa barriera dipenderà dalle caratteristiche dell'atomo in questione. Nel caso di ottenere l'emissione sopra la barriera, indipendentemente dalle sue dimensioni (spessore), gli elettroni devono avere energia sufficiente per superarla.

Questa quantità di energia può essere ottenuta tramite collisioni con altri elettroni trasferendo la loro energia cinetica, l'applicazione del riscaldamento o l'assorbimento di particelle di luce note come fotoni.

Quando invece si desidera ottenere l'emissione al di sotto della barriera, questa deve avere lo spessore richiesto in modo che gli elettroni possano "attraversarla" attraverso un fenomeno chiamato tunneling.

In questo ordine di idee, i meccanismi per ottenere le emissioni elettroniche sono descritti di seguito, ognuno dei quali è seguito da un elenco con alcune delle sue applicazioni tecnologiche.

Emissione di elettroni per effetto di campo

L'emissione di elettroni per effetto di campo avviene mediante l'applicazione di ampi campi di tipo elettrico e di origine esterna. Tra le sue applicazioni più importanti ci sono:

- La produzione di sorgenti di elettroni che hanno una certa luminosità per sviluppare microscopi elettronici ad alta risoluzione.

- Il progresso di diversi tipi di microscopia elettronica, dove gli elettroni vengono utilizzati per creare immagini di corpi molto piccoli.

- L'eliminazione dei carichi indotti dai veicoli che viaggiano nello spazio, mediante neutralizzatori di carico.

- La creazione e il miglioramento di materiali di piccole dimensioni, come i nanomateriali.

Emissione termica di elettroni

L'emissione termica degli elettroni, detta anche emissione termoionica, si basa sul riscaldamento della superficie del corpo da studiare per provocare l'emissione elettronica attraverso la sua energia termica. Ha molte applicazioni:

- La produzione di transistor sottovuoto ad alta frequenza, utilizzati nel campo dell'elettronica.

- La creazione di pistole che lanciano elettroni, da utilizzare nella strumentazione di livello scientifico.

- La formazione di materiali semiconduttori che hanno una maggiore resistenza alla corrosione e il miglioramento degli elettrodi.

- La conversione efficiente di vari tipi di energia, come solare o termica, in energia elettrica.

- L'uso di sistemi di radiazione solare o energia termica per generare raggi X e utilizzarli in applicazioni mediche.

Fotoemissione elettronica ed emissione di elettroni secondari

La fotoemissione elettronica è una tecnica basata sull'effetto fotoelettrico, scoperta da Einstein, in cui la superficie del materiale viene irradiata con radiazioni di una certa frequenza, per trasmettere abbastanza energia agli elettroni per espellerli da detta superficie.

Allo stesso modo, l'emissione secondaria di elettroni si verifica quando la superficie di un materiale viene bombardata da elettroni di tipo primario che hanno una grande quantità di energia, in modo che questi trasferiscano energia agli elettroni di tipo secondario in modo che possano essere rilasciati dal superficie.

Questi principi sono stati utilizzati in molti studi che hanno ottenuto, tra le altre cose, quanto segue:

- La costruzione di fotomoltiplicatori, che vengono utilizzati in fluorescenza, microscopia a scansione laser e come rivelatori per bassi livelli di radiazione luminosa.

- La produzione di dispositivi sensori di immagine, attraverso la trasformazione di immagini ottiche in segnali elettronici.

- La creazione dell'elettroscopio d'oro, che viene utilizzato nell'illustrazione dell'effetto fotoelettrico.

- L'invenzione e il miglioramento dei dispositivi di visione notturna, per intensificare le immagini di un oggetto scarsamente illuminato.

Altre app

- La creazione di nanomateriali a base di carbonio per lo sviluppo dell'elettronica su nanoscala.

- Produzione di idrogeno separando l'acqua, utilizzando fotoandes e fotocatodi dalla luce solare.

- La generazione di elettrodi con proprietà organiche e inorganiche da utilizzare in una più ampia varietà di ricerche e applicazioni scientifiche e tecnologiche.

- La ricerca della tracciabilità dei prodotti farmacologici attraverso organismi mediante etichettatura isotopica.

- L'eliminazione di microrganismi da pezzi di grande valore artistico per la loro protezione attraverso l'applicazione di raggi gamma nella loro conservazione e restauro.

- La produzione di fonti energetiche per alimentare satelliti e navi destinate allo spazio.

- La creazione di sistemi di protezione per indagini e sistemi basati sull'utilizzo dell'energia nucleare.

- La rilevazione di vizi o imperfezioni nei materiali in campo industriale mediante l'utilizzo di raggi X.

Riferimenti

1. Rösler, M., Brauer, W et al. (2006). Emissione di elettroni indotta da particelle I. Estratto da books.google.co.ve
2. Jensen, KL (2017). Introduzione alla fisica dell'emissione di elettroni. Ottenuto da books.google.co.ve
3. Jensen, KL (2007). Progressi nell'imaging e nella fisica elettronica: fisica delle emissioni di elettroni. Recupero da books.google.co.ve
4. Cambridge Core. (Sf). Materiali a emissione di elettroni: progressi, applicazioni e modelli. Estratto da cambridge.org
5. Britannica, E. (nd). Emissione secondaria. Recuperato da britannica.com