طريقة الحزمة الإلكترونية هي تقنية تتلاعب بالإلكترونات الحرة في الفراغ باستخدام المجالات الكهربائية والمغناطيسية لتشكيل حزمة دقيقة. وعند اصطدام هذه الحزمة، عند اصطدامها بالمادة الصلبة، تقوم بتحويل الإلكترونات إلى طاقة حرارية أو حركية يمكن التحكم فيها إلكترونياً بدقة. تُستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع في تطبيقات مختلفة بما في ذلك تصنيع أشباه الموصلات والأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة والأنظمة الكهروميكانيكية النانوية والفحص المجهري والعلاجات الطبية مثل العلاج الإشعاعي بالحزم الإلكترونية.
الآلية:
تبدأ العملية بتوليد إلكترونات حرة في بيئة فراغية. ثم يتم التلاعب بهذه الإلكترونات عن طريق تطبيق مجالات كهربائية ومغناطيسية لتشكيل حزمة مركزة. عندما تصطدم هذه الحزمة بمادة مستهدفة، فإنها تنقل الطاقة، في المقام الأول في شكل حرارة، والتي يمكن استخدامها لتغيير خصائص المادة. وتسمح دقة هذه الطريقة بالتسخين الموضعي للغاية، وهو أمر بالغ الأهمية في تطبيقات مثل اللحام أو الطباعة الحجرية حيث يجب أن يكون التغيير موضعياً ومضبوطاً بدرجة كبيرة.
- التطبيقات:اللحام ومعالجة المواد:
- يمكن لتركيز الطاقة العالي لحزمة الإلكترونات أن يسخن المواد بسرعة، حتى أنه يؤدي إلى التبخر في الحالات القصوى. وهذا يجعلها مثالية للحام، حيث يتطلب الأمر تسخيناً دقيقاً وسريعاً.الطباعة الحجرية بالحزمة الإلكترونية:
- في هذا التطبيق، يُستخدم شعاع الإلكترون لنمذجة المواد على المستويين الميكروي والنانو، وهو أمر بالغ الأهمية لتصنيع أشباه الموصلات والأجهزة الإلكترونية الدقيقة الأخرى.التطبيقات الطبية:
- يُستخدم العلاج بالحزمة الإلكترونية في العلاج الإشعاعي للأورام السطحية، حيث يتم ترسيب الطاقة من حزمة الإلكترونات في المقام الأول بالقرب من سطح الجلد، مما يقلل من الأضرار التي تلحق بالأنسجة العميقة.تعديل المواد:
تُستخدم حزم الإلكترونات لتعديل البوليمرات، مثل الربط المتشابك والمعالجة، مما يعزز خصائصها الميكانيكية والحرارية.المزايا:
توفر طريقة الحزمة الإلكترونية العديد من المزايا بما في ذلك الدقة العالية والترسيب الموضعي للطاقة والقدرة على العمل في الفراغ، مما يمنع تلوث وأكسدة المادة المستهدفة. هذه الميزات تجعلها أداة متعددة الاستخدامات في كل من المجالين الصناعي والطبي.
السياق التاريخي:
