Qu'est-ce qu'un faisceau d'électrons?
Un faisceau d'électrons (e-beam) est un flux contrôlé d'électrons chargés négativement qui sont propulsés à une vitesse élevée. Le faisceau électronique à basse intensité le plus courant est le tube à rayons cathodiques (CRT) utilisé dans les téléviseurs et les écrans d’ordinateur. Un faisceau d'électrons de haute intensité peut également couper du métal ou chauffer et fondre différentes pièces de métal dans un processus appelé soudage par faisceau d'électrons. La technologie du faisceau d'électrons peut être utilisée pour fabriquer des pièces de précision destinées aux industries de l'aéronautique et de l'aérospatiale, ainsi que pour stériliser des dispositifs médicaux, des produits pharmaceutiques, des produits alimentaires et même du courrier.
Avec le soudage par faisceau d'électrons, un flux d'électrons concentré de haute intensité est dirigé sur la surface d'un matériau tel que l'acier ou le titane. Les électrons du faisceau de soudage sont accélérés pour se déplacer à une vitesse comprise entre 30 et 70% de la vitesse de la lumière, fournissant l’énergie nécessaire pour chauffer et faire fondre le métal. Les avantages du soudage par faisceau d'électrons sont la préservation du vide, une zone de soudure étroite et l'absence de besoin d'un matériau de remplissage pour remplir la soudure. Le faisceau chauffe les pièces et les combine pour former un joint étanche à l'air. Ce type de soudage présente toutefois certains inconvénients, notamment la production de rayons X, des coûts de préparation élevés et des coûts d’équipement élevés.
La fabrication de formes sans faisceau d'électrons (EBF3) est un processus d'addition de couches qui permet de fabriquer une pièce à partir de matières premières. Le procédé utilise un faisceau d'électrons de haute intensité pour fondre et réarranger l'acier, le titane ou un autre métal en une pièce prête à l'emploi. Cette capacité à créer des pièces et des outils à la demande permettrait de gagner beaucoup de temps dans l’espace, éliminant ainsi le besoin de lancements coûteux pour transporter des pièces ou des outils lourds. La technologie EBF3 est en cours de développement par plusieurs sociétés du secteur aérospatial et, en 2011, elle est utilisée dans la fabrication de l'avion de combat F-35 Joint Strike Fighter.
La bioréduction est un processus rendu possible par l’utilisation de faisceaux d’électrons contrôlés avec précision pour réduire ou éliminer les organismes microbiens sans utiliser de produits chimiques toxiques. Dans les secteurs de l'expédition et du courrier, les faisceaux électroniques à haute énergie sont diffusés sur des lettres, des paquets, des enveloppes, des boîtes et d'autres conteneurs d'expédition. Le faisceau d'électrons irradie le contenu non ouvert des conteneurs, tuant les micro-organismes. Certains aliments, tels que la salade dans un sac, qui est prête à manger sans être lavé, ont été irradiés à l'aide d'un faisceau d'électrons avant d'être expédiés vers les supermarchés locaux. Ceci élimine le besoin d'additifs qui pourraient affecter le goût ou la viabilité de l'aliment.
Les fournitures médicales et les produits pharmaceutiques peuvent également être irradiés avec un faisceau d'électrons à haute énergie, les stérilisant efficacement. Un programme informatique dirige la quantité exacte d'énergie nécessaire à la stérilisation de ces articles. Les électrons tuent les microbes et détruisent les molécules vitales par une réaction chimique indirecte provoquée par le rayonnement du faisceau d'électrons. Les fournitures médicales, les pièces et les appareils peuvent être irradiés dans leur emballage d'origine. Le processus et la stérilisation résultante sont similaires au processus de rayonnement gamma mais avec moins de dégradation matérielle dans les produits pharmaceutiques.