Ionisäteet

Ionisäteet ovat suuntautuneita ioneista koostuvia säteitä, jotka syntyvät ionilähteessä ja joita ohjataan sähköisillä ja joskus magneettisilla kentillä. Ne voivat olla positiivisia tai negatiivisia, ja niiden koostumus sekä energia määräytyvät käytettävän kaasun tai höyrystetyn aineen mukaan. Ionisäteet kiihdytetään suurilla jännitteillä, jolloin yksittäisen ionin energia on E = qV. Säteen ominaisuuksiin vaikuttavat muun muassa ionin massan ja varauksen suhde sekä lähteen emittance, joka kuvaa säteen tilaa ja sen leviämistä.

Ionilähteitä on useita; yleisimpiä ovat plasmalähteet, kuten duoplasmatron ja Kaufmann-lähde, sekä elektronikierron resonanssiin (ECR) perustuvat lähteet. Lisäksi on pintahiukkasista muodostuvia lähteitä ja muita erikoislähteitä. Eri lähteet tuottavat erilaisia ioneja ja mahdollisia varauksenkorotuksia, ja ne mahdollistavat sekä puhtaan-ionien että erilaisista seoksista koostuvien säteiden tuotannon.

Käyttökohteet jakautuvat teollisiin ja tieteellisiin sovelluksiin. Teollisuudessa ionisäteitä hyödynnetään muun muassa ionipinnoituksessa (dopingu ja pintojen päiväykset), pinnan muokkauksessa ja sputteringissä sekä ohutkalvopinnoituksissa. Analyysitekniikoista tärkeimpiä ovat SIMS ja muut massaspektrometriset menetelmät, joissa primaarina säteenä käytetään ionisäteitä. Tutkimuksessa ja teollisuudessa sovelletaan myös suurenergisiä ionisäteitä ydin- ja materiaalitutkimuksessa sekä avaruuslaitteissa, kuten ionimoottoreissa, joissa säteellä tuotetaan työntöä.

Turvallisuus: Ionisäteitä käsitellään korkeajännitteisissä järjestelmissä ja tyhjiötiloissa, joten noudatetaan sovellettavia sähkö- ja turvallisuusohjeita sekä asianmukaisia suojavarusteita.