Ein Elektronenstrahl (E-Strahl) ist ein kontrollierter Strom von negativ geladenen Elektronen, die mit hoher Geschwindigkeit angetrieben werden. Der gebräuchlichste Elektronenstrahl niedriger Intensität ist die Kathodenstrahlröhre (CRT), die in Fernsehern und Computermonitoren verwendet wird. Ein Elektronenstrahl hoher Intensität kann auch Metall schneiden oder erhitzen und verschiedene Metallstücke in einem als Elektronenstrahlschweißen bezeichneten Prozess verschmelzen. Die Elektronenstrahltechnologie kann zur Herstellung von Präzisionsteilen für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie zur Sterilisation von medizinischen Geräten, pharmazeutischen Materialien, Lebensmitteln und sogar Post verwendet werden.
Beim Elektronenstrahlschweißen wird ein hochintensiver Strom konzentrierter Elektronen auf die Oberfläche eines Materials wie Stahl oder Titan gerichtet. Die Elektronen im Schweißstrahl werden auf 30 bis 70 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und liefern die Energie zum Erhitzen und Schmelzen des Metalls. Die Vorteile des Elektronenstrahlschweißens sind die Aufrechterhaltung eines Vakuums, eine schmale Schweißzone und das Fehlen eines Füllmaterials zum Füllen der Schweißnaht. Der Strahl erwärmt die Teile und verbindet sie zu einer luftdichten Versiegelung. Diese Art des Schweißens hat jedoch einige Nachteile, darunter die Herstellung von Röntgenbildern, hohe Vorbereitungskosten und hohe Ausrüstungskosten.
Die Elektronenstrahl-Freiformfertigung (EBF3) ist ein schichtadditiver Prozess, der ein Teil aus Rohmaterialien herstellen kann. Der Prozess verwendet einen hochintensiven Elektronenstrahl, um Stahl, Titan oder andere Metalle zu schmelzen und zu einem gebrauchsfertigen Teil umzuformen. Diese Möglichkeit, Teile und Werkzeuge nach Bedarf herzustellen, würde viel Zeit im Raum sparen und kostspielige Starts zum Transport schwerer Teile oder Werkzeuge vermeiden. Die EBF3-Technologie wird von mehreren Unternehmen der Luft- und Raumfahrtindustrie weiterentwickelt und kommt 2011 bei der Herstellung des F-35 Joint Strike Fighter zum Einsatz.
Bioreduktion ist ein Verfahren, das durch den Einsatz präzisionsgesteuerter Elektronenstrahlen ermöglicht wird, um mikrobielle Organismen ohne den Einsatz toxischer Chemikalien zu reduzieren oder zu eliminieren. In der Versand- und Postindustrie werden energiereiche E-Strahlen auf und durch Briefe, Pakete, Umschläge, Kartons und andere Versandbehälter geleitet. Der Elektronenstrahl bestrahlt den ungeöffneten Inhalt der Behälter und tötet Mikroorganismen. Einige Lebensmittel, wie Salat-im-Beutel, die ohne Waschen verzehrfertig sind, wurden mit einem Elektronenstrahl bestrahlt, bevor sie an lokale Supermärkte geliefert werden. Dadurch werden Zusatzstoffe überflüssig, die den Geschmack oder die Lebensfähigkeit des Lebensmittels beeinträchtigen könnten.
Auch medizinische Bedarfsartikel und Pharmazeutika können mit einem hochenergetischen Elektronenstrahl bestrahlt und damit effektiv sterilisiert werden. Ein Computerprogramm steuert die genaue Energiemenge, die zum Sterilisieren dieser Gegenstände benötigt wird. Die Elektronen töten Mikroben und zerstören lebenswichtige Moleküle durch eine indirekte chemische Reaktion, die durch die E-Beam-Strahlung verursacht wird. Medizinische Verbrauchsmaterialien, Teile und Geräte können bestrahlt werden, während sie sich noch in ihren ungeöffneten Behältern befinden. Der Prozess und die daraus resultierende Sterilisation ähnelt dem Gammastrahlungsprozess, jedoch mit weniger Materialabbau in Pharmazeutika.