L'argomento è sicuramente vasto.In seguito a quanto visto nella cella al plasma,volevo offrire alcuni spunti per riflettere e indirizzare al meglio le ricerche che tutti stiamo effettuando; piu' avanti faro' un tentativo di offrire piu' dati e nozioni generiche di tipo elettronico,giusto per ricavare risultati quantitativi.Se ci mancano gli strumenti,si puo' perlomeno tentare un approccio teorico circa il corretto funzionamento della cella. Speriamo bene. Alcune cose importanti si ricavano dall'esame di quella che in ambito medico è conosciuta come risonanza magnetica nucleare (RMN).O meglio,non ci interessa un esame medico,bensi' la procedura nell'ambito della risonanza. Si irradia infatti la materia,e si riceve il dato sotto forma di spettro e lunghezze d'onda.Nella cella avviene lo stesso: si fornisce radiofrequenza ,e si indaga sullo spettro emesso via radio. Il funzionamento dei sistemi RMN si basa su tre importanti leggi o proprietà fisiche:
1) la radiazione luminosa emessa dai sistemi è proporzionale a quella assorbita (un tessuto che assorbe prevalentemente la luce di colore verde emette nel verde e appare di questo colore)
2) un ago magnetico che si trova in un campo magnetico esterno si allinea con il campo in modo da assumere la posizione di minima energia; se riceve l’esatta energia necessaria può ruotare di 180 gradi per ritornare in seguito allo stato iniziale
3) i protoni, costituenti del nucleo di idrogeno si comportano come piccoli aghi magnetici nucleari.

Lo strumento con cui viene eseguita la RMN è costituito da un magnete superconduttore che genera un campo di elevata intensità, circa 100000 volte maggiore di quella del campo magnetico terreste all’interno di un tubo cilindrico in cui viene inserito il paziente. Ciò produce un allineamento con il campo degli aghi magnetici dei protoni. Inviando un’onda radio di opportuna frequenza si verifica l’assorbimento da parte dei magneti che ruotano di 180 gradi e la successiva riemissione dell’onda quando i magneti tornano ad essere allineati. L’onda viene captata dalla stessa antenna con cui è stata emessa.
Il segnale inviato dall’antenna contiene un largo spettro di frequenze in modo da ottenere risposte da protoni posti in posizioni diverse: si ottiene in questo modo un mappa spaziale della posizione occupata dai protoni e quindi dall’acqua.Questo sistema puo' essere riprodotto facendo uso di un alimentatore impulsivo e inviando segnali anzichè tensioni di 200 Volt D.C.
Veniamo ora a analizzare per un attimo la materia che si trova nella cella.Soprattutto ioni:gli ioni,in ambito elettrico,sono anche denominati monopoli.
Un monopolo è una particella carica, la cui massa si può indicare con m e la cui carica con q . Essa è libera di muoversi in un ambiente fisico. In natura vi sono alcune particelle cariche libere di muoversi, in generale si tratta di componenti chimici chiamati ioni. In presenza di un campo elettrico (E), sullo ione agisce una forza (F = qE) che tende a spostare lo ione lungo la direzione del campo. Il valore della forza F è pari al prodotto della carica dello ione per il valore del campo elettrico; inoltre, se la carica è positiva, la forza ha la stessa direzione del campo elettrico E, così che la particella si muoverà nella stessa direzione di E . Viceversa se q è negativa. Nel caso in cui il monopolo si trovi in presenza di un campo magnetico (H), la forza sperimentata dallo ione è data dalla relazione

F = q (v x B)

dove F = forza; q = carica dello ione; v = velocità dello ione; B = induzione magnetica = mH (microHenry!...m prende il nome di permeabilità magnetica del mezzo in cui ci si trova; nei casi qui di interesse si può considerare pari al valore che assume nel vuoto, ovvero 4p 10^-7 H/m). Il segno x a secondo membro indica il prodotto tra due grandezze vettoriali, ovvero dotate di direzione e verso, la cui risultante è ancora un vettore.


Quanto ai dipoli,si sa che un dipolo è un sistema di due particelle caratterizzato dal valore di carica delle particelle (q), dalla loro distanza (d) e dalla loro massa (m). Il valore della carica è il medesimo per entrambe le particelle, mentre il segno è opposto.
Al dipolo è associato un momento elettrico (me) in direzione d, pari a qd. I dipoli possono essere impiegati per rappresentare, da un punto di vista elettrico, sistemi naturali quali le molecole che sono una delle unità più semplici di ogni materiale. Le molecole possono avere una struttura simile al dipolo anche se non sono esposte ad alcun campo elettromagnetico, in questo caso si parla di molecole polari. Esse sono caratterizzate da un momento dipolare. L’acqua è un esempio di molecola polare. A causa di alcune differenze fisiche nei materiali, l’allineamento delle molecole dipolari con un campo elettrico oscillante nel tempo dipenderà dalla massa delle particelle e dalla frequenza di E; per cui in corrispondenza ad una certa frequenza del campo, alcune molecole oscilleranno con E, altre invece non lo faranno. Questo fenomeno è detto rilassamento. Il modo con cui i differenti materiali reagiscono ad un campo elettromagnetico può essere descritto da un punto di vista macroscopico con un parametro caratteristico chiamato permettività.

Per studiare in generale un problema che riguardi il movimento di uno ione o di un dipolo, dobbiamo considerare le forze viscose ed elastiche nonché l’interazione con altri sistemi di cariche. In condizioni particolari il movimento o la rotazione di una particella rispetto ad un punto fisso, può essere enfatizzato. Ciò accade nel caso di valori ben precisi di tutte le variabili che sono coinvolte nelle relazioni di “risonanza”. La prima risonanza che può essere considerata è quella “ vibrazionale”. Il nome rappresenta le possibili vibrazioni di particelle appartenenti ad una struttura.
La risonanza rotazionale ha un significato analogo a quella vibrazionale, ma il movimento della particella in esame provocato dal campo elettrico corrisponde ad una rotazione più che ad una vibrazione(è il caso dell'acqua nel forno a microonde,come illustrato da Hike).
Nella cella al plasma,si stanno effettuando misurazioni spettrometriche,proprio per desumere che tipo di materia vi sia all'interno del plasma: cio' che è in prossimità del catodo,emette frequenze che vengono irradiate nello spazio circostante grazie all'effetto antenna dei cavi elettrici adoperati;infatti si fornisce una tensione continua dall'alimentatore,e si ricava una frequenza oscillante particolarmente significativa sulla scala dello spettro rilevato.Molti non saranno d'accordo sul fatto che sia significativa,pazienzagnuno valuti.Gli strumenti a nostra disposizione sono abbastanza modesti,per adesso.
Nella RMN, prima di poter determinare quale picco corrisponde ai nuclei specifici, è necessario tarare la scala dello spettro. Lo spettro presenta di fatto nuclei in grado di risuonare a frequenze diverse, ma anziché annotare la frequenza di risonanza, si preferisce indicare lo spostamento del nucleo in esame rispetto alla risonanza di una molecola di riferimento. L'unità che si misura si chiama chemical shift. Il Chemical shift è un fantasioso nome scientifico che indica la posizione del picco sullo spettro. Per stabilire la scala dello spettro è necessario perciò uno standard.Lo standard per osservare l'emissione dell'idrogeno si ha usando,nella taratura, una molecola ( il tetrametilsilano ),ma a noi non interessa piu' di tanto:essa è composta da carbonio,silicio e soprattutto idrogeno (l'idrogeno,all'interno della cella, si forma esclusivamente nei dintorni del catodo ). La prima cosa che potete notare quando si guarda lo spettro di questa particolare molecola è che è composto da qualche picco singolo, alcuni picchi doppi ed anche gruppi di parecchi picchi. Ogni gruppo di picchi è relativo ad un tipo di nucleo, non a molti come si potrebbe pensare. La ragione per cui c'è un gruppo di picchi invece di un solo picco è dovuto al fatto che gli atomi di idrogeno su un atomo di carbonio sono influenzati dai campi magnetici degli atomi di idrogeno sui nuclei adiacenti, in modo tale da risultarne, come si dice tecnicamente, "accoppiati". Questo accoppiamento "divide" il segnale in picchi multipli rappresentati sullo spettro. Questa suddivisione segue la regola nota come " N più uno" la quale afferma che il numero di picchi rappresentati per ogni tipo di atomo di idrogeno è uguale al numero degli atomi di idrogeno sui nuclei adiacenti (N) più uno. Ad esempio lo spettro rappresentato dall'alcol etilico (spettro formato da parecchi picchi) ha struttura H3C-CH2-OH. Il picco visibile su spettro tra 1 e 2 corrisponde agli atomi di idrogeno sul gruppo CH3. E' diviso in tre picchi dagli atomi di idrogeno sul gruppo CH2( 2+1=3). Il picco tra 3 e 4 è il picco degli atomi di idrogeno sul gruppo CH2. E' diviso in quattro picchi dagli atomi di idrogeno sul gruppo CH3 (3+1=4). Come si può intuire, dalla posizione dei picchi sulla scala (chemical shift) e dalla molteplicità del picco stesso si possono estrapolare importanti informazioni strutturali: si può cioè intuire che tipo di atomo di idrogeno (o meglio che gruppo di atomi di idrogeno) è presente nella molecola e quali sono le caratteristiche degli atomi a lui vicini.
Abbiamo comunque la fortuna di poter visualizzare onde che ,in campo Uhf,rientrano tra quelle tipiche dell'idrogeno,del deuterio,etc, etc. che sono quelle tra le piu' sospette per l'over-unit calorico.E in più è possibile ,applicando alcune formule di elettronica,stabilire induttanze,resistenze,capacità,reattanze,tensioni, emissioni catodiche,amperaggi etc. etc. che,accoppiate col sistema a rilevamento dell'analizzatore di spettro,possono aiutarci a entrare e risolvere problemi risolvibili solo con indagini quantistiche.Qualsiasi segnalazione,dato,o info generica è ben gradita,questa di oggi è solo una premessa indicativa,piu' avanti verranno esposti maggiori dettagli. E saluti anche a Quantum&soci,che ci permette di affiancarlo nei suoi studi.

Edited by OggettoVolanteIdentificato - 21/12/2005, 02:28