elektronstrålar

Elektronstrålar är koncentrerade flöden av fria elektroner som avges i vakuum från en elektronkälla kopplad till elektriska fält. Strålarna används där de kan dirigeras och fokuseras med hög precision. Vanligtvis produceras de i en elektronkanon där en katod upphettas så att elektroner frigörs genom termisk emission, eller i kallfältemission från ett skarpt utskott. Strålen accelereras sedan av en positiv anode till energier som varierar med tillämpning; i elektronmikroskopi används ofta flera keV upp till hundra keV.

Behandlingen av strålen sker med elektromagnetiska eller elektrostatiska linser och deflektorer som formar och riktar den mot målytan. Viktiga parametrar är accelerationsspänning, ström, fokus, divergens och strålkvalitet. Vid låga energier är strålens kvalitet känslig för rymdladdningar och rumslig avstämning.

Användningar är breda: bild- och materialsanalys i elektronmikroskop (SEM och TEM) med nanometerupplösning; elektron-beam lithography för mikrofabrikation; elektronstrålsbaserad svetsning och ytmodifieringar; och i medicinsk strålbehandling används högeffektiva elektronstrålar som levererar joniserande strålning till tumörer.

Säkerhet och miljö: elektronstrålar ger joniserande strålning och kräver vakuumkammare, skärmning och säkerhetssystem. Vanliga krav är skydd mot strålning, kontroll av vätskor och gaser i vakuum och regelbunden underhåll av kammare och källor.

Begränsningar inkluderar behov av vakuum och begränsad effekt i luft; interaktioner som producerar sekundära elektroner och röntgenstrålning som kan behöva tas hänsyn till.