Manipulation of microscopic structures is routinely carried out by exploiting the light pressure of a focused laser beam. Here we use a pulsed electron beam (EB) with energy 10–14 keV and peak current 4 mA instead of a photon flux and demonstrate transport of microscopic matter over a few centimeters. Hundreds of electrically charged microspheres in diameter immersed in a radio-frequency plasma are driven into a flow with a speed of a few mm s−1 when irradiated by the EB. It is shown that the force associated with the electron momentum transfer is consistent with the observed acceleration of the microparticles (MPs) in gas at low pressure. Numerical estimates show that the electron drag force does not depend on the MP charge. The interaction of the EB is described in terms of the electron penetration depth, deposited energy and heating of the MPs, as well as the effect of the beam on the discharge. This proof of principles study has implications in dusty plasmas and beyond, in instances when MPs interact with sufficiently intense electron fluxes, and shows the potential to use an EB as a tool for displacing MPs.
微細構造の操作は、集束レーザービームの光圧を利用して日常的に行われている。ここでは、エネルギー10–14 keV、ピーク電流4 mAのパルス電子ビーム（EB）を光子束の代わりに用い、微小物質を数センチメートルにわたって輸送できることを実証する。高周波プラズマ中に浸された直径数マイクロメートルの帯電微小球体は、EBを照射されると毎秒数ミリメートルの速度で流動する。電子の運動量移動に伴う力が、低圧ガス中での微粒子（MP）の観測された加速と一致することを示す。数値計算により、電子抗力はMPの電荷に依存しないことが示される。EBの相互作用は、電子の侵入深さ、MPへのエネルギー堆積と加熱、およびビームがプラズマ放電に及ぼす影響によって記述される。この原理実証研究は、微粒子が十分に強い電子束にさらされる状況におけるダストプラズマ現象に意義を持ち、MPを変位させるツールとしてのEBの可能性を示すものである。