Elektronisäteellä

Elektronisäteellä tarkoitetaan prosesseja, ilmiöitä ja laitteita, joissa elektronien muodostama ja kiihdytetty säde toimii päävaikuttajana. Elektroninen säde koostuu korkealla nopeudella liikkuvista elektroneista, joita käytetään sekä tutkimuksessa että teollisuudessa. Säteellä voidaan tutkia materiaalien ominaisuuksia, tuottaa kuvia ja muokata rakenteita nanometer- tai mikrometritasolla.

Elektronien muodostaminen ja kiihdytys tapahtuu vakuumissa elektroniputkessa. Lähde vapauttaa elektronit esimerkiksi lämpökäynnistyksen tai kenttäemission avulla. Elektronit kiihdytetään jännitteellä ja suunnataan magneettisilla tai sähköisillä linssillä, jolloin syntyy tarkasti fokusoitu tai skannauksen mahdollistava säde. Energiat ovat tyypillisesti keV–MeV-asteikolla, pienemmät jännitteet käytetään kuvauksiin, suuremmat käsittelyyn.

Elektronisäde on keskeinen osa elektronimikroskooppia. TEM:ssä läpäisevät elektronit muodostavat kuvan näytteen rakenteesta, SEM:ssa kuva taas syntyy takaisinheijastuneista tai sekundaarielektroneista näytteen pinnalta. Elektronilithografiassa eli elektronilithografiassa (EBL) käytetään tiukasti fokusoitua sädepiirtämään kuvioita resistin pinnalle nanometrin kokoluokassa.

Lisäksi säteen vuorovaikutus aineen kanssa johtaa sirontaan, ionisaatioon ja pintamuokkaukseen, mikä mahdollistaa sekä kuvantamisen että materiaalien ominaisuuksien tutkimisen. Aineen koostumusta voidaan analysoida EDS- tai WDS-spektroskopian avulla. Säteen energian, virran ja fokuksen hallinta määrittää tulokset ja resoluution.

Turvallisuus ja säädökset: Elektronisäteet ovat ionisoivaa säteilyä ja niihin liittyy sekä säteilyaltistuksen että kuumenemisen riskit. Käytössä ovat suojalaitteet, monitorointi ja asianmukaiset koulutukset, sekä vakuumijärjestelmät ja eristykset. Laitteita käytetään tarkoituksenmukaisesti koulutetun henkilöstön toimesta.