elektronisädeiden

Elektronisäde on suuntautuva virta elektronien hiukkasista, jota kiihdytetään ja fokusoidaan sähkö- ja magneettikenttien avulla haluttuun suuntaan. Lähteinä käytetään tyhjiötilassa olevia elektronipulssin lähteitä, ja säteilyä ohjataan sekä kuvanottoon että materiaaliprosesseihin soveltuvilla linssipareilla.

Elektronisäteen lähteitä on useita: lämpökatodit vapauttavat elektroneja metallin lämpökäsittelyn seurauksena (thermionic emission); kenttäemissio hyödyntää erittäin terävää kärkeä ja suurta sähkökenttää; fotokatodit vapauttavat elektroneja valon vaikutuksesta (photoemission). Lisäksi käytetään erityislähteitä suuritehoisiin sovelluksiin.

Säteen energia riippuu sovelluksesta: keV-energioissa elektronimikroskopeissa, MeV-energioissa radioterapiassa ja teollisissa materiaaliprosesseissa. Säteen energia, virta sekä divergointi määrittävät kuvanlaadun sekä prosessin tarkkuuden. Modernit järjestelmät mahdollistavat erittäin tarkan säteen kohdentamisen pienelle alueelle.

Pääsovelluksia ovat elektronimikroskopia (TEM ja SEM) korkearesoluutioisessa kuvauksessa sekä aineen rakenteen ja ominaisuuksien analyysi; elektronilithografia mikro- ja nanopiirien valmistukseen; elektronisädehionta sekä EBID-pohjaiset pinnoitteiden ja rakenteiden valmistus; sekä radioterapia, sterilointi sekä pintakäsittely ja materiaalien muokkaus.

Turvallisuus: korkeajännitteiset lähteet ja säteily edellyttävät asianmukaista suojelua, tyhjiötilan hallintaa sekä X-säteiden syntyä ehkäiseviä toimenpiteitä. Laitteet sijoitetaan suojakaappeihin ja käyttöön liittyy säteilyturvallisuusmääräykset.

Elektronisädeet ovat monipuolinen teknologia, jolla on tärkeä rooli sekä tutkimuksessa että teollisuudessa kuvauksessa, valmistuksessa ja terapiassa.