Un fascio di elettroni (e-beam) è un flusso controllato di elettroni caricati negativamente che vengono spinti ad alta velocità. Il raggio elettronico a bassa intensità più comune è il tubo a raggi catodici (CRT) utilizzato nei televisori e nei monitor dei computer. Un raggio di elettroni ad alta intensità può anche tagliare metallo o riscaldare e fondere diversi pezzi di metallo in un processo chiamato saldatura a raggio di elettroni. La tecnologia E-beam può essere utilizzata per fabbricare parti di precisione da utilizzare nell’industria aeronautica e aerospaziale, nonché per sterilizzare dispositivi medici, materiali farmaceutici, alimenti e persino posta.
Con la saldatura a fascio di elettroni, un flusso ad alta intensità di elettroni concentrati viene diretto sulla superficie di un materiale come acciaio o titanio. Gli elettroni nel raggio di saldatura vengono accelerati per spostarsi tra il 30 e il 70% della velocità della luce, fornendo l’energia per riscaldare e fondere il metallo. I vantaggi della saldatura a fascio elettronico sono la conservazione del vuoto, una zona di saldatura stretta e l’assenza della necessità di un materiale di riempimento per riempire la saldatura. Il raggio riscalda i pezzi e li unisce insieme per formare una chiusura ermetica. Questo tipo di saldatura presenta tuttavia alcuni aspetti negativi, tra cui la produzione di raggi X, elevati costi di preparazione e costi elevati dell’attrezzatura.
La fabbricazione a forma libera del fascio di elettroni (EBF3) è un processo additivo a strati che può fabbricare una parte dalle materie prime. Il processo utilizza un fascio di elettroni ad alta intensità per fondere e riorganizzare acciaio, titanio o altro metallo in una parte pronta all’uso. Questa capacità di creare parti e strumenti su richiesta farebbe risparmiare molto tempo nello spazio, eliminando la necessità di costosi lanci per trasportare parti o strumenti pesanti. La tecnologia EBF3 viene ulteriormente sviluppata da diverse aziende del settore aerospaziale e, nel 2011, viene utilizzata nella fabbricazione dell’F-35 Joint Strike Fighter.
La bioriduzione è un processo reso possibile dall’uso di fasci di elettroni controllati con precisione per ridurre o eliminare gli organismi microbici senza l’uso di sostanze chimiche tossiche. Nel settore delle spedizioni e della corrispondenza, i raggi elettronici ad alta energia vengono trasmessi in streaming su e attraverso lettere, pacchetti, buste, scatole e altri contenitori di spedizione. L’e-beam irradia il contenuto non aperto dei contenitori uccidendo i microrganismi. Alcuni alimenti, come l’insalata in busta, che è pronta da mangiare senza essere lavata, sono stati irradiati utilizzando un raggio elettronico prima di essere spediti ai supermercati locali. Ciò elimina la necessità di additivi che potrebbero influenzare il gusto o la vitalità del cibo.
Anche forniture mediche e prodotti farmaceutici possono essere irradiati con un fascio di elettroni ad alta energia, sterilizzandoli efficacemente. Un programma per computer dirige l’esatta quantità di energia necessaria per sterilizzare questi articoli. Gli elettroni uccidono i microbi e distruggono le molecole vitali attraverso una reazione chimica indiretta causata dalla radiazione del raggio elettronico. Forniture, parti e dispositivi medici possono essere irradiati mentre sono ancora nei loro contenitori non aperti. Il processo e la conseguente sterilizzazione sono simili al processo con radiazioni gamma, ma con una minore degradazione del materiale nei prodotti farmaceutici.