Il 04 Ott 2006, 22:17, "Patrizio" <patrizio.pan-2002_at_libero.it> ha scritto:
> Tetis ha scritto:
> Tetis, innanzi tutto grazie per la risposta
> (ma non ho capito diverse cose che segnalo sotto)
premetto che come dici delle tue affermazioni, ma si applica
a fortiori a quello che dico io si tratta di considerazioni da
ignorante, d'altra parte quanti anni dovremmo passare su
ogni argomento per esserlo un poco meno? E poi una
volta divenuti esperti che elasticit� avremmo? Solo su
questo argomento trovi archivi con centinaia di articoli
ciascuno per vari materiali, vari range di energia, varie
condizioni sperimentali, vari contesti applicativi, dallo
ion sputtering dell'elettronica alle applicazioni orientate
alla fisica dei reattori a fusioni, alla speranza di controllare
i fasci anzich� mediante magneti mediante channeling
non dissipativo, con o senza pulsing esterno, etc...
> > Mi sembra che per come raccontata la questione non sia esattamente
> > riportata. I metalli sono effettivamente utilizzabili per il channeling
di
> > particelle con energie dell'ordine del MeV ma l'effetto che favorisce il
> > channeling � una combinazione di screening ed urti elastici.
>
> Qui suppongo che quelle particelle siano cariche, giusto?
> E se e' cosi', dato che questo channeling avviene anche
> con i metalli, mi parrebbe che debbano essere positive.
> Poi su ''screening'', chi scherma chi?
gli elettroni schermano i nuclei, se ne hanno il tempo,
al crescere della velocit� per� si verifica che gli elettroni tendono
sempre pi� ad essere trattenuti dal reticolo e sottraggono cos� energia
cinetica allo ione, se poi la velocit� cresce ancora non ce la
fanno a stargli dietro, tuttavia il channeling funziona lo
stesso, ma per spiegarlo quantitivamente non basta
pi� la teoria classica. Inoltre il channeling funziona anche
meglio nei semiconduttori che nei metalli dove la densit� elettronica
� pi� bassa, il trasferimento di energia agli elettroni nei
metalli rimane un meccanismo di una qualche rilevanza via
via pi� sottile in percentuale, anche ad alte energie a causa
degli effetti non lineari associati con i potenziali particolarmente
intensi prodotti dagli effetti relativistici, se questi campi possono
eccitare una configurazione elettronica con molti gradi di libert� possono
arrivare a produrre effetti di ionizzazione in atomi fortemente
legati. Indicativamente: fino al keV prevalgono gli effetti di frenamento
dovuti al moto dei nuclei del reticolo cristallino, oltre il keV fino
a circa 100 deV gli effetti di dissipazione elettronica diventano via via
pi� importanti, da 100 keV in poi il frenamento elettronico diminuisce,
ma una parte di energia viene comunque dissipata per irraggiamento
tanto pi� quanto meno il nucleo viene schermato, tuttavia a quei livelli
di energia la componente dissipata ha comunque poca incidenza.
> > Una nuvoletta
> > elettronica si localizza intorno al protone, ione, o quel che vuoi e lo
>
> Ah, ecco, la particella e' carica positivamente, ma in quella
> 'nuvoletta' (?) c'e' una pari carica negativa, in modo che 'sta
> particella 'vestita' sia complessivam. neutra, o no?
> Mi pare di si', ma non sono sicuro.
proprio neutra no, dipende dalla lunghezza di schermo che dipende
a sua volta dal numero atomico degli ioni del metallo e degli ioni
incidenti, e dipende dalla velocit� degli atomi incidenti. La lunghezza di
schermo � quella caratteristico secondo la teoria di Thomas Fermi.
Dipende dal numero atomico, si tratta dello schermo
pensato da Pauling per descrivere le propriet� elettroniche degli elettroni
esterni, per intenderci, la differenza rispetto al caso familiare in chimica
� che quando lo ione si avvicina una frazione anche consistente di
elettroni, dipende dalla velocit�, pu� essere staccata dagli atomi. Con
l'effetto che il campo elettromagnetico dello ione pu� risultare in effetti
a lungo range. Quanto i nuclei siano schermati gli uni rispetto agli
altri dipende da questo.
Questo per quanto riguarda l'interazione del nucleo incidente con i nuclei,
un
altro effetto riguarda invece l'interazione del nucleo con gli elettroni
in banda di conduzione. Qui c'� un effetto di schermo dinamico:
dipende ovviamente dalla densit� elettronica, dalla velocit� e dalla
sezione d'urto degli elettroni con il nucleo, che ha i propri elettroni
e la propria lunghezza di schermo di Thomas Fermi, ad ogni modo Rutherford
in
questo caso � fallibile e conviene ricorrere alla meccanica quantistica.
Per calcolare la velocit� relativa degli elettroni rispetto al nucleo
occorre
distinguere fra velocit� maggiori della velocit� di Fermi e velocit� minori
della velocit� di Fermi.
> cosa intendi per lunghezza di schermo?
> Poi un'altra cosa che proprio non mi riesce di capire; se mi dici
> che negli exp. a bassa energia questa ammonta a ca. 1 MeV
> (mentre l'en. di coesione dei cristalli non supera ca. la decina
> di eV), beh, mi parrebbe che si profili un urto distruttivo, a dir
> poco,
ed infatti � questo che tocca in sorte agli ioni che non
sono allineati con i canali.
> che sconquasserebbe, oltre la posizione dell'atomo colpito, anche
> quella di molti (o moltissimi, l'en. non manca di certo) altri ad esso
> vicini (primi vicini) ma anche i secondi, terzi... vicini; ma tu sopra
> mi dici ''dolcemente'', per cui, penso di non aver capito nulla.
esattamente, tieni conto che se l'impulso longitudinale � grande
quello che conta per l'interazione con le pareti del canale �
l'impulso trasversale. C'� un energia critica che permette di
definire un angolo critico e che � particolarmente semplice
quando l'energia degli ioni � tale che si possa trascurare
del tutto la presenza degli elettroni, questa dipende dal
numero atomico e dall'impulso longitudinale, quando l'angolo
� tale che l'impulso trasversale moltiplicato per la velocit� supera
questo valore critico il channeling non funziona pi� perch� lo
ione del metallo viene rimosso.
> > Per il resto quello che si impara su internet � che il tungsteno � uno
fra i
> > pi� lineari
>
> OK per quanto sopra (nei limiti della mia comprensione),
> ma non intendo ''lineari'' (ovviam. in che senso).
premetto che ero rimasto interdetto nel leggere questa frase
e che ero andato sul fantasioso. Ad un primo livello mi ero
detto:
forse va interpretato nel senso che la teoria della risposta lineare
(ovvero i processi di scattering ad un solo fotone) possono essere
applicati fino a soglie di energie particolarmente elevate
tieni presente che gli elettroni in gioco hanno stati di scattering
che non vivono nel vuoto bens� in un plasma elettronico, per questo
si richiede una teoria dedicata per trattarli, il che � particolarmente
vero a basse energie. Poi ho pensato:
esiste anche un ulteriore livello a cui si pu� intendere "lineare" fatta
salva
la teoria della risposta lineare c'� un modello descrittivo che deriva dalla
teoria classica, il modello di Lorentz-drude, che prevede una frequenza di
plasma e tratta le oscillazioni nel plasma come oscillazioni di un
oscillatore
armonico lineare. Come dicevo prima: occorre distinguere fra nuclei pi�
veloci della velocit� di Fermi e nuclei pi� lenti, sotto la velocit� di
Fermi la
velocit� relativa richiede correzioni cubiche e quartiche analoghe ai
termini
cubici e quartici nelle frequenze che compaiono nella parte immaginaria
della costante dielettrica del modello di Lorentz-drude, dire che il
Tungsteno � fra i pi� lineari vorrebbe dire che � possibile porsi senza
troppe difficolt� nel limite di alta frequenza, ovvero che la velocit� di
Fermi � piccola relavamente agli altri metalli.
Last but not the least: la linearit� potrebbe essere riferita semplicemente
alle oscillazioni dei nuclei. Ovvero termini anarmonici trascurabili
rispetto
ai termini armonici, questo in effetti avrebbe a che fare con la
caratteristica
del tungsteno di avere un elevato punto di fusione. Ma questo
comporterebbe anche propriet� di assorbimento infrarosso spostate
verso le frequenze pi� alte e quindi, in virt� della relazione di Sachs
Teller,
se le frequenze dei modi longitudinali non cambiano di pari passo,
una costante dielettrica pi� elevata nella regione ottica, che sarebbe
compatibile con una frequenza di plasma pi� bassa e quindi con una minore
velocit� di Fermi, mentre le propriet� di conduzione potrebbero comunque
essere buone per via del fatto che dipendono dal tempo caratteristico di
collisione il quale per densit� pi� basse magari � maggiore.
Comunque ripeto mi sento di esser andato sul fantasioso e chiedo
correzioni e critiche attente.
> A proposito di potenziali ritardati cui accennavi sopra,
> ho orecchiato che la formuletta che da' la caduta di tens.
> V(t) in un'induttanza L percorsa da corr. i(t) non e' L*(di/dt);
> questo significa forse che man mano che si salisse in
> frequenza quella formula darebbe risultati sempre piu'
> distanti da quelli veri?
ecco vedi, hai letto nei miei pensieri, confusi, per quanto riguarda
la dipendenza dalle frequenze. Comunque terrei distinti
gli ambiti, tutti questi ragionamenti che ho riportato sopra riguardano
solo il regime di bassa velocit�, quando il nucleo si pu� a buona
ragione considerare ben schermato, i ragionamenti sui potenziali di
Lienard Wiechert invece riguardano eventuali
dissipazioni dovute ad interazioni elettromagnetiche non schermate
a lungo range dovute al fatto che ad energie pi� elevate gli elettroni
di schermo rimangono invishiati nel reticolo. E' una fenomenologia
circa la quale non ho trovato letteratura e chiedo anche in questo
caso comprensione dovesse risultare che mi sbaglio, non mi occupo
di channeling per mestiere, e potrebbe trattarsi di mie fantasie.
> > dei metalli (forse � per questo che ha temperatura di fusione elevata?)
>
> Il tungsteno, come i sui congeneri molibdeno e cromo, hanno struttura
> (a T amb.) bcc (body centered cubic)
come anche tutti i metalli semplici, e diversamente dai metalli nobili che
cristallizzano nel cubico a facce centrate. A differenza che per i metalli
semplici il tungsteno ha 6 elettroni di valenza 4 di tipo 5d un poco pi�
alti
che i due di tipo 6s. Ha una funzione lavoro di 4.55 eV, un potenziale di
prima ionizzazione 7.98 ed un calore di
fusione di 34.5 kJ/ mole, conduttivit� di 0.189 e6 /cm Ohm. Rigidit� 160GPa
Per l'oro la rigidit� � di 26 GPa identica per l'alluminio.
Ad esempio l'alluminio ha funzione lavoro 4.28 eV , potenziale di
prima ionizzazione 5.98 calore di fusione
di 10.79 kJ/mole conduttivit� circa doppia. Per l'oro la funzione lavoro
sale a 5.1 eV, il potenziale di prima ionizzazione a 9.28
ma il calore di fusione si ferma a 12.55 kJ/mole. Tuttavia
� da tener presente che questi cristallizzano appunto in un altro sistema
di simmetria. Per� il ferro (6 elettroni d in valenza) che cristallizza
nello
stesso sistema mostra funzione lavoro 4.7 eV, calore di fusione 13.8
kJ/mole,
ionizzazione 7.87 eV e rigidit� 82 GPa, ma per il ferro la conduttivit�
scende a
0.099e6 /cm Ohm.
Mi sembra quindi, superficialmente, che alla prova dei numeri delle tre
ipotesi
interpretative quella pi� immediatamente convalidata sia che si parla di
linearit�
nel senso di una prevalenza della coesione.
> ed e' descritto come ''fairly
> soft''
> *se puro*; dicono anche che esso ''is fabricated by the techniques
> of powder metallurgy'' (suppongo una sinterizzazione a caldo, boh)
> per cui molte sue ''bulk physical properties'' dipendono criticamente
> dal tipo della sua storia meccanica.
> Ma ora pongo io una domanda in tema; premetto che ho una
> pur piccola conoscenza della struttura a bande nei metalli.
> la domanda e': gli elettroni di conduzione contribuiscono
> (almeno in parte), o no, all'energia di coesione del metallo?
Io quasi mi ponevo la domanda all'inverso: le propriet� di conduzione
in che misura dipendono dall'energia di coesione del metallo?
Diciamo che per elettroni pi� fortemente legati, avremo indicativamente
meno elettroni in banda di conduzione, energia di Fermi pi� bassa sul
fondo dell'energia della banda e quindi pi� negativa.
Come � anche intuitivo se pensiamo
al limite estremo in cui passiamo da propriet� conduttive a
propriet� isolanti. Gli isolanti, hanno maggiore energia legante
e te ne accorgi dalla maggiore rigidit� meccanica. Va detto che
questo discorso � molto sempliciotto nel senso che come notavi
la struttura delle bande pu� comportare delle significative differenze
circa la densit� degli elettroni in conduzione.
Per quanto riguarda le propriet� di coesione il discorso � differente e
pi� complesso, ovvero come dicevo prima per le propriet� di conduzione
contano non solamente la densit� elettronica, ma anche il tempo medio
fra due collisioni e la frequenza di plasma, ma di un plasma che non �
nel vuoto, bens� in un mezzo.
Guardando i numeri questo per� risalta
bene come il ferro, che pure � meno coeso del tungsteno ha
tuttavia funzione lavoro maggiore del tungsteno, anche se di poco.
Un poco si spiega se si pensa che il tungsteno ha pi� elettroni di
valenza degeneri in energia, e quindi pi� elettroni impegnati nei legami.
> Propendo per un contributo parziale e piccolo.
Sono d'accordo, a prescindere dalla risposta alla mia domanda,
infatti l'energia di coesione dipende dalla struttura dei legami.
> Se cio' e' vero, le diversissime T_fus. di mercurio e tungsteno
> potrebbero trovare spiegazione nel fatto che nei metalli (chi piu',
> chi meno), oltre al classico legame metallico, ci siano anche
> legami covalenti piu' o meno localizzati, magari organizzati in
> substrutture che si ripetono.
si chiamano di valenza, sono strutture contenute, al pari
delle strutture a cui attribuiamo la conduzione nelle bande, e
sono caratterizzate da energie inferiori al livello di Fermi,
che � il livello al quale si leggono le propriet� di conduzione.
I livelli propriamente leganti in uno schema a bande sono
ad una "quota" intermedia a partire dal livello di Fermi e scendendo,
ma anche gli elettroni di conduzione, pure se per con la loro misura,
contribuiscono ai legami e sono caratterizzati dalla struttura degli
orbitali.
Se parti da una situazione in cui hai gli orbitali indipendenti
ed avvicini i nuclei trovi che l'interazione innalza l'energia degli
antileganti ed abbassa l'energia degli orbitali leganti, allo stesso
tempo la degenerazione massima degli elettroni che stavano
in questi orbitali viene ad essere via via strutturata in gerarchie
di livelli, di ampiezza via via crescente. Alla fine di questo procedimento
non � a rigore riconoscibile l'orbitale di partenza con la sua identit�,
ma puoi dire che laddove hai maggiore profondit� di potenziale gli
elettroni daranno luogo a maggiore densit� elettronica. Questo avverr�
nei pressi dei nuclei, ma anche in alcune regioni di collegamento fra i
nuclei. In ciascuna di queste regioni tuttavia puoi "in principio" misurare
stati elettronici la cui energia cinetica sommata all'energia potenziale �
prossima
o al di sopra del livello di Fermi (quanto spesso trovi stati sopra dipende
dalla temperatura)
> Anzi, volendo osare, direi che il mercurio allo stato solido sia
> piu' simile ad un solido di van der Waals che a un metallo e
> che la sua (bassa) conducibilita' possa spiegarsi con un
> meccanismo di polarizzabilita' a catena non dissimile da quello
> di Grotthus.
> Attenzione: sono pure speculazioni da ignorante.
>
> > Dove si compra il tungsteno? Dipende certo dagli scopi, su e-bay si
trova.
> > A che ti serve?
>
> Scusa Tetis, se queste domande sono rivolte a me, di cio'
> non ho chiesto nulla: chimicamente non ci ho mai 'giocato' :-)
Rispondevo ad Andrea info_at_alientech.it in quel punto specifico.
Anche per avere un'idea di delimitazione del campo di ricerca
dato che proprio il tungsteno si usa negli acceleratori lineari,
come nelle macchine al plasma, come nelle lampadine :-)
ed a quasi ogni range di energie.
> [snip]
>
> D'accordo, non l'ho chiesto (mi sara' sembrato sott'inteso),
> ma a che serve questa tecnica e quali informazioni ci puo'
> dare?
Ad esempio ad impiantare ioni in profondit�, ma anche a
fare abrasioni selettive, ad esempio se hai uno strato di
un materiale sopra del tungsteno puoi togliere lo strato
superficiale mediante sputtering, evitando di buttar via il
tungsteno, e meglio ancora per il silicio che ha canali
anche pi� definiti. Negli acceleratori a deviare i fasci e
nelle macchine a fusione come metodo di accelerazione
degli ioni addirittura.
> Ciao
> Patrizio
>
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Inviato via
http://arianna.libero.it/usenet/
Received on Thu Oct 12 2006 - 01:52:10 CEST