ANÁLISE DE MATERIAIS COM ÍONS. A espectrometria de retrodispersão de Rutherford (RBS, do inglês Rutherford backs-cattering spectrometry) é uma técnica utilizada para determinar a estrutura e a composição dos materiais. Um feixe de íons (geralmente íons de hélio) é acelerado a uma alta energia e apontado para uma amostra. Ao analisar a distribuição e a energia dos íons que estão dispersos em relação aos (ou seja, foram desviados por colisões com os) átomos presentes na amostra, os pesquisadores podem determinar a composição da amostra. Para acelerar os íons de alta energia, um acelerador eletrostático tandem pode ser usado. Nesse dispositivo, os íons negativos (He−) inicialmente possuem um potencial V = 0 e são acelerados por uma alta tensão positiva, no ponto médio do acelerador. A alta tensão produz um campo elétrico constante no tubo de aceleração, através do qual os íons se deslocam. Quando os íons acelerados atingem o ponto médio, os elétrons são removidos, transformando os íons negativos em íons duplamente carregados positivamente (He++). Estes íons positivos são, então, repelidos do ponto médio pela alta tensão positiva nesse ponto e continuam acelerando até o final do acelerador, onde novamente V = 0.
Um íon de hélio (He++) que passa a uma distância apro-ximadamente igual a 10 fm do centro do núcleo de um átomo da amostra pode induzir uma reação nuclear em vez de simplesmente se dispersar. Imagine um íon de hélio com uma energia cinética igual a 3,0 MeV se deslocando diretamente em direção a um átomo em repouso na amostra. Suponha que o átomo permaneça fixo. Determine a carga mínima possível do núcleo do átomo para que o íon de hélio não fique mais próximo que 10 fm do centro do núcleo atômico. (1 fm = 1 × 10−15 m, e e é o módulo da carga de um elétron ou um próton.) (a) 2e; (b) 11e; (c) 20e; (d) 22e.
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