Wat is een elektronenstraal?
Een elektronenstraal (e-straal) is een gecontroleerde stroom van negatief geladen elektronen die met een hoge snelheid worden voortgestuwd. De meest voorkomende e-straal met lage intensiteit is de kathodestraalbuis (CRT) die wordt gebruikt in televisies en computerschermen. Een elektronenstraal met hoge intensiteit kan ook metaal of warmte snijden en verschillende stukken metaal smelten in een proces dat elektronenstraallassen wordt genoemd. E-beam-technologie kan worden gebruikt om precisieonderdelen te fabriceren voor gebruik in de luchtvaart- en ruimtevaartindustrie en om medische hulpmiddelen, farmaceutische materialen, voedsel en zelfs post te steriliseren.
Bij elektronenstraallassen wordt een stroom met hoge intensiteit van geconcentreerde elektronen op het oppervlak van een materiaal zoals staal of titanium gericht. De elektronen in de lasstraal worden versneld om met 30 tot 70 procent de lichtsnelheid te bewegen, waardoor de energie wordt geleverd om het metaal te verwarmen en te smelten. De voordelen van e-beam lassen zijn het behoud van een vacuüm, een smalle laszone en de afwezigheid van de noodzaak voor een vulmateriaal om de las te vullen. De balk verwarmt de stukken en combineert ze samen om een luchtdichte afdichting te vormen. Dit type lassen heeft echter enkele nadelen, waaronder de productie van röntgenstralen, hoge voorbereidingskosten en hoge uitrustingskosten.
Electron beam free form fabrication (EBF3) is een laagadditief proces dat een onderdeel uit grondstoffen kan fabriceren. Het proces maakt gebruik van een elektronenstraal met hoge intensiteit om staal, titanium of ander metaal te smelten en opnieuw te rangschikken tot een gebruiksklaar onderdeel. Deze mogelijkheid om op verzoek onderdelen en gereedschappen te maken, zou veel tijd in de ruimte besparen, waardoor er geen dure lanceringen nodig zijn om zware onderdelen of gereedschappen te vervoeren. De EBF3-technologie wordt door verschillende bedrijven in de ruimtevaartindustrie verder ontwikkeld en wordt in 2011 gebruikt bij de fabricage van de F-35 Joint Strike Fighter.
Bioreductie is een proces dat mogelijk wordt gemaakt door het gebruik van precisiegestuurde elektronenstralen om microbiële organismen te verminderen of te elimineren zonder het gebruik van giftige chemicaliën. In de verzend- en postindustrie worden energierijke e-stralen gestreamd op en door brieven, pakketten, enveloppen, dozen en andere verzendcontainers. De e-straal bestraalt de ongeopende inhoud van de containers die micro-organismen doden. Sommige voedingsmiddelen, zoals salade-in-een-zak, die klaar is om te eten zonder te wassen, zijn bestraald met behulp van een e-balk voordat ze naar lokale supermarkten worden verzonden. Dit elimineert de behoefte aan additieven die de smaak of levensvatbaarheid van het voedsel kunnen beïnvloeden.
Medische benodigdheden en geneesmiddelen kunnen ook worden bestraald met een hoogenergetische elektronenstraal, waardoor ze effectief worden gesteriliseerd. Een computerprogramma stuurt de exacte hoeveelheid energie die nodig is om deze items te steriliseren. De elektronen doden microben en vernietigen vitale moleculen door een indirecte chemische reactie veroorzaakt door de e-straalstraling. Medische benodigdheden, onderdelen en apparaten kunnen worden bestraald terwijl ze zich nog in ongeopende containers bevinden. Het proces en de resulterende sterilisatie is vergelijkbaar met het gammastralingsproces, maar met minder materiaalafbraak in geneesmiddelen.