Applicazioni tecnologiche dell'emissione atomica elettronica
Le applicazioni tecnologiche dell'emissione elettronica degli atomi avvengono tenendo conto dei fenomeni che causano l'espulsione di uno o più elettroni all'esterno di un atomo. Cioè, perché un elettrone lasci l'orbitale in cui è stabilmente attorno al nucleo dell'atomo, è necessario un meccanismo esterno per raggiungerlo.
Perché un elettrone si distacchi dall'atomo a cui appartiene, deve essere rimosso attraverso l'uso di 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 rispetto alla 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 in cui vengono emessi gli elettroni e il modo in cui queste particelle hanno la capacità di muoversi per attraversare una barriera di dimensioni potenziali finita.
Allo stesso modo, la dimensione di questa barriera dipenderà dalle caratteristiche dell'atomo in questione. Nel caso di emissione sopra la barriera, indipendentemente dalle sue dimensioni (spessore), gli elettroni devono avere abbastanza energia per superarlo.
Questa quantità di energia può essere raggiunta da collisioni con altri elettroni mediante il trasferimento della loro energia cinetica, l'applicazione del riscaldamento o l'assorbimento di particelle luminose note come fotoni.
D'altra parte, quando si desidera ottenere l'emissione al di sotto della barriera, deve avere lo spessore richiesto in modo che gli elettroni possano "attraversarlo" attraverso un fenomeno chiamato effetto tunnel.
In questo ordine di idee, di seguito sono riportati i meccanismi per ottenere le emissioni elettroniche, ognuna delle quali è seguita da una lista con alcune delle sue applicazioni tecnologiche.
Emissione di elettroni per effetto di campo
L'emissione di elettroni per effetto di campo avviene attraverso l'applicazione di grandi campi di tipo elettrico e di origine esterna. Tra le sue applicazioni più importanti includono:
- La produzione di sorgenti di elettroni che hanno una certa luminosità per sviluppare microscopi elettronici ad alta risoluzione.
- Il progresso dei diversi tipi di microscopia elettronica, dove gli elettroni sono utilizzati per produrre immagini di corpi molto piccoli.
- L'eliminazione dei carichi indotti dai veicoli che viaggiano attraverso lo spazio, mediante neutralizzatori del carico.
- La creazione e il miglioramento di materiali di piccole dimensioni, come i nanomateriali.
Emissione termica di elettroni
L'emissione termica degli elettroni, nota anche come 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 a vuoto ad alta frequenza, che vengono utilizzati nel campo dell'elettronica.
- La creazione di pistole che espellono gli elettroni, per l'uso in strumentazione di classe scientifica.
- La formazione di materiali semiconduttori che hanno una maggiore resistenza alla corrosione e al miglioramento degli elettrodi.
- La conversione efficiente di vari tipi di energia, come quella 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.
Emissione di elettroni e emissione di elettroni secondari
La fotoemissione di elettroni è una tecnica basata sull'effetto fotoelettrico, scoperto da Einstein, in cui la superficie del materiale viene irradiata con una radiazione di una certa frequenza, per trasmettere agli elettroni abbastanza energia per espellerli da tale 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 tale che essi trasmettano energia agli elettroni di tipo secondario in modo che possano essere staccati dal superficie.
Questi principi sono stati utilizzati in molti studi che hanno raggiunto, tra le altre cose, le seguenti:
- La costruzione di fotomoltiplicatori, che sono utilizzati in fluorescenza, microscopia a scansione laser e come rivelatori di bassi livelli di radiazione luminosa.
- La produzione di dispositivi sensore 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 vagamente illuminato.
Altre applicazioni
- La creazione di nanomateriali a base di carbonio per lo sviluppo di elettronica su scala nanometrica.
- La produzione di idrogeno attraverso la separazione dell'acqua, utilizzando foto-anodi e foto-catodi dalla luce solare.
- La generazione di elettrodi che hanno proprietà organiche e inorganiche da utilizzare in una maggiore varietà di ricerche e applicazioni scientifiche e tecnologiche.
- La ricerca del tracciamento dei prodotti farmacologici attraverso gli organismi attraverso l'etichettatura isotopica.
- L'eliminazione di microrganismi da pezzi di grande valore artistico per la loro protezione attraverso l'applicazione dei raggi gamma nella loro conservazione e restauro.
- La produzione di fonti energetiche per l'alimentazione di satelliti e navi destinate allo spazio.
- La creazione di sistemi di protezione per la ricerca e sistemi basati sull'uso dell'energia nucleare.
- La rilevazione di difetti o imperfezioni nei materiali in campo industriale attraverso l'uso di raggi X.
