O que é um feixe de elétrons?
Um feixe de elétrons (feixe eletrônico) é um fluxo controlado de elétrons com carga negativa que são impulsionados a uma alta velocidade. O feixe eletrônico de baixa intensidade mais comum é o tubo de raios catódicos (CRT) usado em televisões e monitores de computador. Um feixe de elétrons de alta intensidade também pode cortar metal ou calor e fundir diferentes peças de metal em um processo chamado soldagem por feixe de elétrons. A tecnologia E-beam pode ser usada para fabricar peças de precisão para uso nas indústrias aeronáutica e aeroespacial, além de esterilizar dispositivos médicos, materiais farmacêuticos, alimentos e até correio.
Com a soldagem por feixe de elétrons, um fluxo de alta intensidade de elétrons concentrados é direcionado para a superfície de um material como aço ou titânio. Os elétrons no feixe de solda são acelerados para se mover entre 30 a 70% da velocidade da luz, fornecendo energia para aquecer e derreter o metal. Os benefícios da soldagem por feixe eletrônico são a preservação de um vácuo, uma zona de solda estreita e a ausência da necessidade de um material de enchimento para preencher a solda. A viga aquece as peças e as combina para formar uma vedação hermética. Esse tipo de soldagem tem algumas desvantagens, no entanto, incluindo a produção de raios-x, altos custos de preparação e altos custos de equipamentos.
A fabricação de forma livre de feixe de elétrons (EBF3) é um processo de adição de camada que pode fabricar uma peça a partir de matérias-primas. O processo utiliza um feixe de elétrons de alta intensidade para derreter e reorganizar aço, titânio ou outro metal em uma peça pronta para uso. Essa capacidade de criar peças e ferramentas sob demanda economizaria bastante tempo no espaço, eliminando a necessidade de lançamentos dispendiosos para transportar peças ou ferramentas pesadas. A tecnologia EBF3 está sendo desenvolvida por várias empresas da indústria aeroespacial e, em 2011, está sendo usada na fabricação do F-35 Joint Strike Fighter.
A bioredução é um processo possibilitado pelo uso de feixes de elétrons controlados com precisão para reduzir ou eliminar organismos microbianos sem o uso de produtos químicos tóxicos. Nas indústrias de remessa e correio, os feixes eletrônicos de alta energia são transmitidos para e através de cartas, pacotes, envelopes, caixas e outros contêineres. O feixe eletrônico irradia o conteúdo não aberto dos recipientes que matam os microrganismos. Alguns alimentos, como salada em um saco, que está pronto para comer sem lavar, foram irradiados usando um feixe eletrônico antes de serem enviados aos supermercados locais. Isso elimina a necessidade de aditivos que podem afetar o sabor ou a viabilidade dos alimentos.
Suprimentos médicos e farmacêuticos também podem ser irradiados com um feixe de elétrons de alta energia, esterilizando-os efetivamente. Um programa de computador direciona a quantidade exata de energia necessária para esterilizar esses itens. Os elétrons matam micróbios e destroem moléculas vitais através de uma reação química indireta causada pela radiação do feixe eletrônico. Suprimentos, peças e dispositivos médicos podem ser irradiados enquanto ainda estão em seus recipientes fechados. O processo e a esterilização resultante são semelhantes ao processo de radiação gama, mas com menor degradação do material em produtos farmacêuticos.