ionisäteille

Ionisäteet ovat nopeutettuja ionisoituneita hiukkasvirtoja, joita ohjataan ja keskitetään tarkasti tiettyyn kohteeseen. Ne voivat koostua kevyistä ioneista, kuten protoneista ja helium-ioneista, sekä raskaista ioneista, kuten hiili-, sinkki- tai argoniioneista. Ionisäteiden energia ja varaus riippuvat käyttökohteesta, mikä vaikuttaa niiden läpäisykykyyn, biologiseen tehoon ja materiaalien reaktioihin.

Ionisäteiden tuotanto alkaa ionilähteessä, jossa atomeja tai molekyylejä ionisoidaan. Tämän jälkeen ionit nopeutetaan ja ohjataan sähköisesti sekä magneettisesti, jotta ne saavuttavat halutun energian, suunnan ja emittance-arvon. Yleisimmät lähteet ovat plasmapohjaiset duoplasmatron- ja ECR-lähteet sekä erikoistuneet lähteet kuten magnetroni- ja sähkömagneettiset järjestelmät. Ionisäde voidaan suunnata tarkasti pienelle alueelle tai laajalle alueelle riippuen sovelluksesta.

Sovellukset ovat moninaiset. Puolijohdetuotannossa ionisäteitä käytetään siksi, että ne voivat dopata ja muokata kappaleen rakennetta syvälläkin, esimerkiksi ion implantation -menetelmällä. Pintakäsittelyt, nanofabrikointi ja materiaalitutkimus hyödyntävät ionisäteitä sekä analyysissä (esim. SIMS, PIXE, RBS). Lääketieteessä käytetään ionisäteitä syöpävaurioiden tarkkaan kohdentamiseen, kuten protoni- ja hiilikappaleiden sädehoidoissa.

Turvallisuus on olennaista, sillä ionisäteily voi aiheuttaa biologista vahinkoa ja vaatia erityisiä suojauksia sekä annosten hallintaa. Säteilyturvallisuusmääräykset ja kenttäkohtaiset käytännöt ohjaavat tuotantoa, tutkimusta ja hoitoja.