Emissione Auger

L'emissione Auger, o anche effetto Auger-Meitner (pronuncia /oˈʒe/), è un processo competitivo all'emissione di raggi X a seguito del bombardamento di una sostanza con elettroni o fotoni di sufficiente energia.

Storia

Il processo di emissione Auger fu osservato e pubblicato nel 1922 da Lise Meitner,^[1] una fisica austro-svedese, che lo individuò come effetto collaterale nella sua ricerca sulla radiazione beta.

Il fisico francese Pierre Victor Auger scoprì lo stesso fenomeno indipendentemente nel 1923^[2] analizzando un esperimento con la camera a nebbia di Wilson, e divenne la parte centrale del suo lavoro di dottorato.^[3] Furono utilizzati raggi X ad alta energia per ionizzare particelle di gas e osservare gli elettroni fotoelettrici. L'osservazione di tracce di elettroni indipendenti dalla frequenza del fotone incidente suggerì un meccanismo di ionizzazione elettronica causato da una conversione interna di energia da una transizione non radiativa. Ulteriori indagini e lavori teorici, utilizzando la meccanica quantistica elementare e calcoli di velocità/probabilità di transizione, dimostrarono poi che l'effetto era più un effetto non radiativo che un effetto di conversione interna.^[4]^[5]

Infatti, mentre l'effetto fotoelettrico interno è dovuto all'emissione di un fotone trasverso che viene riassorbito dal medesimo atomo, l'effetto Auger è dovuto alla interazione coulombiana fra gli elettroni, cioè allo scambio di un fotone longitudinale, e non rispetta le stesse regole di selezione.

Meccanismo

Quando un atomo viene colpito da un elettrone (o fotone) di energia sufficientemente elevata può avvenire che un elettrone degli strati più interni (elettrone di core) venga espulso originando una lacuna elettronica. La configurazione risultante corrisponde a un sistema atomico di tipo metastabile.

Un elettrone appartenente a un livello energetico più esterno va a occupare la vacanza creatasi, processo a cui corrisponde un conseguente rilascio di energia. Questa energia viene ceduta a un terzo elettrone, del guscio più esterno, che riesce così a raggiungere il livello di vuoto e a fuoriuscire dalla materia. Questo processo rappresenta l'emissione Auger e l'elettrone espulso in seguito a tale fenomeno è detto elettrone Auger.^[6]

L'energia cinetica dell'elettrone Auger espulso si ottiene dalla seguente relazione:

E_{cinetica}=E_{2}-E_{1}-E_{B}-\phi

dove:

$E_{1}$ è l'energia del livello atomico su cui vi è la vacanza che determina lo stato metastabile dell'atomo.
$E_{2}$ è l'energia del livello energetico che occupava il secondo elettrone prima di andare a riempire il posto liberatosi.
$E_{B}$ è l'energia di legame del terzo elettrone, in presenza della lacuna nel livello atomico di energia $E_{1}$ , che verrà emesso per effetto Auger.
$\phi$ è la funzione lavoro del materiale.

In questo modo l'energia dell'elettrone Auger è positiva, poiché l'energia degli stati legati di un atomo è negativa.

L'effetto Auger è alla base della spettroscopia Auger (AES), una tecnica di analisi di superficie.

Note

↑ (DE) L. Meitner, Über die Entstehung der β-Strahl-Spektren radioaktiver Substanzen (abstract), in Zeitschrift für Physik, vol. 9, n. 1, dicembre 1922, pp. 131–144, DOI:10.1007/BF01326962. URL consultato il 16 luglio 2026.
↑ (FR) P. Auger, Sur les rayons β secondaires produits dans un gaz par des rayons X, in C.R.A.S., n. 177, 1923, pp. 169-171. URL consultato il 16 luglio 2026.
↑ (EN) Olivier Hardouin Duparc, Pierre Auger – Lise Meitner: Comparative contributions to the Auger effect (abstract), in International Journal of Materials Research, vol. 100, n. 9, 2009, pp. 1162-1166, DOI:10.3139/146.110163. URL consultato il 16 luglio 2026.
↑ (EN) E. H. S Burhop, The Auger effect and other radiationless transitions (Cambridge monographs on physics), University Press, 1º gennaio 1952. URL consultato il 16 luglio 2026.
↑ (EN) Dipankar Chattarji, The theory of auger transitions, Londra; New York, Academic Press, 1976, ISBN 978-0-12-169850-8. URL consultato il 16 luglio 2026.
↑ Berkowitz, 2012, p. 156.

Bibliografia

(EN) Joseph Berkowitz, Photoabsorption, Photoionization, and Photoelectron Spectroscopy, 6ª ed., Academic Press, 2012, p. 156, DOI:10.1016/B978-0-12-091650-4.50011-6, ISBN 978-0-12-091650-4.

Voci correlate

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Collegamenti esterni

(EN) IUPAC Gold Book, "Auger effect", su goldbook.iupac.org.
(EN) Dipankar Chattarji, The theory of Auger Transitions, Academic Press, 1976.
(EN) P. Auger, J. Physique Radium, vol. 6, n. 205, 1925.
(EN) Michele Cini, Topics and Methods in Condensed Matter Theory, Berlin Heidelberg New York, Springer Verlag, 2007.

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[1] (DE) L. Meitner, Über die Entstehung der β-Strahl-Spektren radioaktiver Substanzen (abstract), in Zeitschrift für Physik, vol. 9, n. 1, dicembre 1922, pp. 131–144, DOI:10.1007/BF01326962. URL consultato il 16 luglio 2026.

[2] (FR) P. Auger, Sur les rayons β secondaires produits dans un gaz par des rayons X, in C.R.A.S., n. 177, 1923, pp. 169-171. URL consultato il 16 luglio 2026.

[3] (EN) Olivier Hardouin Duparc, Pierre Auger – Lise Meitner: Comparative contributions to the Auger effect (abstract), in International Journal of Materials Research, vol. 100, n. 9, 2009, pp. 1162-1166, DOI:10.3139/146.110163. URL consultato il 16 luglio 2026.

[4] (EN) E. H. S Burhop, The Auger effect and other radiationless transitions (Cambridge monographs on physics), University Press, 1º gennaio 1952. URL consultato il 16 luglio 2026.

[5] (EN) Dipankar Chattarji, The theory of auger transitions, Londra; New York, Academic Press, 1976, ISBN 978-0-12-169850-8. URL consultato il 16 luglio 2026.

[6] Berkowitz, 2012, p. 156.

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