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[inclure un schéma général]

Le canon à électron est un dispositif produisant un faisceau d'électrons, servant à balayer l'échantillon observé. Les électrons du faisceau sont extraits d'un matériau conducteur, ici un filament de tungstène selon le principe d'émission thermoïonique. Les électrons sont ensuite accélérés par un champ électrique avant de pénétrer au sein d'une colonne électronique focalisant le faisceau obtenu par le biais de plusieurs composants (dont une lentille magnétique), de façon à obtenir un spot au niveau de l'échantillon.

La qualité du signal traité dépend grandement des caractéristiques de ce spot, que l'on souhaite stable, intense et de petite taille.

Les électrons sont extraits d'un filament de tungstène auquel est apporté une énergie thermique (obtenue par effet Joule). Au delà d'une certaine température, un électron aura acquis une énergie suffisante pour s'extraire du matériau en passant la barrière de potentiel qui l'aura retenu au sein du tungstène.

Placé en amont d'une anode comprenant un trou à diamètre très réduit (ou “pinhole”), le filament joue le rôle d'une cathode. Entre les deux est appliquée une très forte tension (de l'ordre de 1 kV) qui charge positivement l'anode, et accélère les électrons entre celle-ci et le filament, formant un faisceau en aval du pinhole de l'anode, où aucun champ ne règne.

En fonction de la tension appliquée au filament de tungstène, il est possible d'influer sur le nombre d'électrons émis, sachant qu'un trop grand nombre d'électrons émis accroîtrait les forces de répulsion entre ceux-ci, élargissant le spot obtenu en aval de la colonne électrique.

Du fait de la répulsion électromagnétique entre les électrons, le faisceau est divergeant (par analogie avec de l'optique géométrique). La colonne électronique permet d'y remédier par le biais d'une lentille dite unipotentielle (ou “lentille de Einzel”), agissant par le biais d'un nouveau champ électrique sur la trajectoire des électrons.

La lentille se compose de six plaques réparties symétriquement par rapport à l'axe du faisceau et au centre des plaques intermédiaires, les seules à être chargées électriquement. La vergence du faisceau en sortie de la lentille et la vitesse des électrons dépend de la longueur, du positionnement des plaques et de la charge des plaques intermédiaires.

Notons qu'une vitesse trop élevée entraînerait une réactualisation du signal émis par l'échantillon trop fréquente, tandis qu'une distance focale trop élevée nécessiterait une longue colonne électronique, soit un dispositif plus important en taille à mettre sous vide.