Электронный луч — это поток элементарных частиц, несущих электрический заряд. При попадании в материал луч не только нагревает его или выбивает атомы, но и оказывает механическое давление, подобно тому как струя воды толкает подставленную ладонь. До сих пор этот эффект не удавалось измерить напрямую: сила давления чрезвычайно мала, в тысячи раз меньше веса пылинки.

Инженеры разработали датчик на основе микропружины с зеркальцем на конце. Электронный луч давит на зеркальце, пружинка деформируется на доли нанометра, а лазерный луч, отражённый от зеркальца, регистрирует это смещение. Калибровка датчика выполнена с помощью давления света, сила которого известна с высокой точностью, что обеспечивает достоверность измерений.

Эксперименты показали, что в диапазоне энергий электронов от 2 до 30 килоэлектронвольт сила давления растёт с током луча и достигает пика около 10 килоэлектронвольт. Это напоминает ситуацию, когда струя воды сильнее всего давит на ладонь при определённой скорости потока, а не просто при большем напоре. Такое поведение объясняется особенностями проникновения электронов в материал и передачи ему импульса.

Измеренная сила позволила оценить, насколько электронный луч механически «продавливает» лёд при травлении микросхем. Вклад оказался пренебрежимо мал — в миллионы раз меньше общей глубины выреза — и почти не зависит от энергии луча. Следовательно, разрушение льда происходит преимущественно за счёт химических процессов, а не механического удара.

Теперь, когда силу давления электронного луча можно измерить напрямую, инженеры получают возможность точнее управлять электронными пучками в производстве полупроводниковых чипов, в электронных микроскопах и, потенциально, в двигателях для космических зондов.