Fascio ionico: differenze tra le versioni

Già nel 1928 furono accelerati artificialmente i primi ioni con un [[Acceleratore lineare|acceleratore munito di un tubo di propagazione]]. Negli anni seguenti il [[generatore Cockroft-Walton]] e altri acceleratori lineari furono utilizzati per la generazione di fasci ionici, finché nel 1932 si riuscì a ottenere la prima reazione nucleare artificiale.<ref name="lee">{{cita libro|cognome=Lee|nome=S. Y.|titolo=Accelerator Physics|anno=1999|editore=World Scientific|id=ISBN 981-02-3710-3 }}</ref> Nel corso degli anni 1930 fu portata a maturazione l'ottica degli elettroni e quindi anche il principio dell'ottica degli ioni: con l'aiuto di campi magnetici è possibile focalizzare un fascio ionico in modo simile a un fascio luminoso e così trasportarlo senza espansione del fascio.<ref name="lee"/>

Grazie ai risultati ottenuti durante la [[Seconda guerra mondiale]] nel campo della generazione delle microonde, si giunse in seguito a un fulmineo perfezionamento degli acceleratori a campo variabile. Poco dopo la Seconda guerra mondiale fu scoperto il principio della focalizzazione forte:<ref name="courantsnider">{{cita pubblicazione|titolo=The Strong-Focusing Synchrotron - A New High Energy Accelerator|cognome=Courant|nome=E. D.|coautori=Livingston, M. Stanley, Snider, S. Hartland|rivista=Physical Review|numero=5|volume=88|doi=10.1103/PhysRev.88.1190}}</ref> con l'aiuto della focalizzazione forte è possibile ridurrerestringere un fascio ionico su lunghe distanze in un piccolo spazio. Con l'aiuto della focalizzazione, inoltre, il fascio ionico può far passare ripetutamente un campo magnetico variabile in accelerazione in un acceleratore circolare ed essere in tal modo accelerato ad alte energie.

I fasci ionici oggi sono generati con l'ausilio di sorgenti ioniche spezializzate, nelle quali il tipo di sorgente dipende dai requisiti di [[Energia cinetica|energia]], di [[Carica elettrica|stato di carica]], di [[Corrente elettrica|corrente totale o a impulsi]] e di [[Ione|specie ionica]], che sono imposti al fascio ionico. Le sorgenti ioniche hanno in comune il fatto che il fascio ionico è generato nel vuoto. Per questo [[Atomo|atomi]] neutri vengono innanzitutto ionizzati con l'ausilio di diverse tecniche e poi estratti. Nella sorgente ionica si trova anche il primo livello di accelerazione, che con l'aiuto di un [[campo elettrico]] fissa una direzione principale di movimento per gli ioni.<ref name="ionsources">{{cita libro|curatore=IannGIan G. Brown|titolo=The physics and technology of ion sources|anno=2004|ed=2|editore=Wiley-VCH Verlag GmbH|id=ISBN 9783527404100|doi=10.1002/3527603956}}</ref> Solo dopo questo passo si può parlare di fascio ionico.

Nell'industria i fasci ionici a più bassa energia trovano applicazione in campo energetico fino ad alcuni [[Elettronvolt|megaelettronvolt]] soprattutto per l'[[impiantazione ionica]], ad es. nella [[fabbricazione dei dispositivi a semiconduttore]]. I fasci ionici a più alta energia sono utilizzati per la generazione di [[Radioisotopo|radioisotopi]] e [[Neutrone|neutroni]] per la medicina e l'analisi dei materiali. I fasci ionici sono impiegati anche per l'[[Radiochimica#Analisi radiochimica|analisi isotopica]]: nella [[spettrometria di massa con acceleratore]] viene generato un fascio ionico da un materiale di composizione isotopica sconosciuta. Poi le differenze nelle proprietà ottiche degli ioni dei diversi isotopi sono utilizzati per la determinazione della composizione isotopica e quindi della vecchiaia o dell'origine dei materiali. Nella navigazione spaziale vengono impiegati [[Propulsore ionico|propulsori a fasci ionici]] zum Einsatz.<ref name="AccIndustry">{{cita pubblicazione | autore = Robert W. Hamm, Marianne E. Hamm | titolo = The beam business: Accelerators in industry | rivista = Physics Today | volume = 64 | anno = 2011 | numero = 6| pagine = 46| doi = 10.1063/1.3603918}}</ref>