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Les sources d'électron.


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7 réponses à ce sujet

#1 Tryphon T

Tryphon T

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Posté 28 mars 2015 - 07:54

Rappel : le microscope électronique (ME) utilise les électrons (au lieu de photons) pour former une image.
Du fait de la longueur d'onde de l'électron, plus petite que celle de la lumière, le pouvoir résolvant théorique du ME est supérieur à celui du Microscope Photonique (MP) d'environ 1000 X (1)

Le Canon à électrons. C'est en fait un véritable accélérateur de particules.

Il existe plusieurs méthodes pour produire des électrons, mais celle qui est retenue dans les ME est l'effet thermo-électronique.
C'est effet est à la base de différents "instruments" .
On le retrouve dans les lampes "radio" (tubes électroniques ou diodes à vide) les tubes cathodiques (anciennes TV ou oscilloscopes, écrans radar etc) et enfin dans les ME.
(Mais il existe aussi des canons à émission de champ (FEG pour Field Emission Gun) ou YPS Schottky.
Ces procédés, bien plus coûteux sont des ensemble compacts mais qui ne nécessitent pas de démontage du filament et du Welnelt puisqu'on change l'ensemble.)

Sur le plan pratique, le canon à électron se compose des éléments suivants:
  • des alimentations électriques
  • un filament de tungstène (W) , plus courant et économique, (ou bien une pointe en Hexaborure de lanthane (LaB6 ) ou en hexaborure de cérium (CeB6 ))
  • un Wehnelt
  • une anode.
Les alimentations électriques doivent pouvoir fournir différents courants électriques.
  • Pour le chauffage du filament
  • Pour le Wehnelt
  • Pour l'anode. (La DDP entre le filament et l'anode peut atteindre couramment les 12 000 Volts)
Le Wehnelt et l'anode sont en acier poli et doivent être d'une propreté moléculaire.
Bien entendu la position de la pointe du filament et la position en Z du Wehnelt doivent être respectés rigoureusement.

W-25.jpg

On voit bien les graduations qui servent à régler le Z du Wehnelt , c'est une électrode de focalisation.


Principe du canon:
Le chauffage du filament (2) conduit à l'émission d'électrons qui sont arrachés et focalisés et accélérés par le Wenhelt et l' anode pour former un faisceau électronique convergent puis après passage par un point spécial : le cross-over devient divergent.
C'est le cross-over qui devient la source d'éclairage pour les différentes lentilles.

Réglages possibles au niveau du canon.
Dans un ME on peut régler différentes choses au niveau du canon.
  • La tension d’accélération du canon.
  • L'intensité du faisceau. en faisant varier la résistance de polarisation Flèche rouge
Canon-3-80.JPG



A suivre...



(1) On ne peut pas rationnellement appeler le Microscope Photonique, "microscope optique" puisque le Microscope Electronique utilise aussi les lois de l'optique. On parle d'optique électronique, puisque les ondes étudiées sont associées à l'électron, mais c'est quand même de l'optique.
(2) Le chauffage du filament répond à la Loi de Richardson. (Cf: Traité de microscopie électronique de Claude Magnan Tome 1) Très utile aussi pour le filament d'une micro-forge !

Sources : Manuels techniques des microscopes OPL 100, Sopelem Micro 75, Siemens Elmiskop 1, Philips EM 300, EM 400
Traité de microscopie électronique de Magnan tome I et II.
Internet.


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#2 jmaffert

jmaffert

    Batracien

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Posté 29 mars 2015 - 10:57

Bonjour,

 

http://forum.mikrosc...lution/?p=55037

 

2)   Concernant les faisceaux d'électrons, il y a, comme pour les photons, une onde associée aux particules en mouvement. La formule de de Broglie pour la longueur d'onde donne :de broglie.png

 

Où h est la constante de Planck, déjà vue dans "Optique 12" et p la quantité de mouvement. p= mv où m est la masse (de l'électron dans notre cas) et v sa vitesse. Si l'électron est accéléré par une DDP (différence de potentiel) U, on peut transformer la formule pour trouver : de broglie avec V.jpg où m0 est la masse de l'électron au repos et e sa charge électrique.

Cette formule est valable tant que la tension U n'est pas trop forte et que l'électron n'est pas "relativiste".

 

Pour une tension d'accélération de 10 000 V, l'électron atteint 20% de la vitesse de la lumière, la formule s'applique et la longueur d'onde associée vaut 12,3 picomètres, à comparer aux 500 nm du spectre visible, soit un rapport de longueur d'onde d'environ 40 000. Ca explique la finesse des images en microscopie électronique !

 

3)   Selon les canons à électrons et les applications (pas forcément en microscopie électronique), le wehnelt sert à la focalisation et/ou à la modulation en intensité du faisceau d'électrons.

Intéressante définition dans le Wiktionnaire :

wehnelt /Prononciation ?/ masculin

  1. (Électronique) Grille de commande d'un tube cathodique, qui permet de faire varier l'intensité du faisceau d’électrons.
    • Le wehnelt entoure la cathode et a la forme d’un cylindre à un seul fond. Ce dernier est percé d'un trou.
    • C’est le plus souvent sur les cathodes, et non sur les wehnelts des canons à électrons du tube cathodique que sont appliqués les signaux correspondant aux trois couleurs de base.

qui dit à la fois que ça sert à faire varier l'intensité et qu'on ne l'utilise pas pour ça...

 

Amicalement


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#3 Tryphon T

Tryphon T

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Posté 29 mars 2015 - 01:37

"Normalement, un Wehnelt sert à faire varier l'intensité du faisceau d'électrons. " 

 

J'ai répondu, le Wehnelt sert avant tout à focaliser le faisceau d'électrons , de ce fait si on fait varier sa tension de polarisation, on fait varier en même temps la quantité d'électrons qu'il "arrache" au filament , mais on n'est pas obligé de le faire.  Par contre, il est indispensable pour que le canon émette.

Il en résulte donc qu'avant tout, son rôle est la focalisation.

 

"Je ne sais pas comment fonctionne un microscope électronique, dons je ne sais pas si c'est indispensable ou pas."

 

Il apparaît (c'est d'ailleurs la raison de ce sujet) que le Wehnelt est une composante indispensable d'un canon à filament.

  • Dans la mesure où le microscope fonctionne avec un canon  thermoïoniques , le Wehnelt est une partie intégrante du canon.
     
  • Si le microscope fonctionne avec un canon à émission de champ (beaucoup plus rare) , le principe étant différent, le vocabulaire n'est plus le même. On en aura l'occasion d'en reparler.

 


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#4 Tryphon T

Tryphon T

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Posté 29 mars 2015 - 03:50

Comme le canon à électrons fonctionne comme une lampe triode (le Wehnelt jouant le rôle de la grille), je me suis permis de vous mettre une vidéo qui montre la fabrication d'une triode par un "amateur" de génie , Claude Paillard (F2FO).
 

 

Sur le même principe et en beaucoup plus simple, vous pouvez fabriquer une lampe à incandescence dont l'obsolescence ne sera pas programmée !


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#5 Tryphon T

Tryphon T

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Posté 30 mars 2015 - 10:24

"qui dit à la fois que ça sert à faire varier l'intensité et qu'on ne l'utilise pas pour ça..."

 

Pardon, je ne comprends pas, c'est une interrogation ou une affirmation ?

 

Wiki dit :

 

C’est le plus souvent sur les cathodes, et non sur les wehnelts des canons à électrons du tube cathodique que sont appliqués les signaux correspondant aux trois couleurs de base.

 

 

Canon-3-80.JPG

C'est ni l'un , ni l'autre et les deux à la fois !
C'est pour cela que j'ai re-joint le schéma de fonctionnement théorique d'un canon à électrons;

La Flèche Rouge désigne la résistance de polarisation .

En faisant varier la valeur de cette résistance (en fait un véritable circuit) on fait varier l'intensité du faisceau d'électrons.

Mais, il n'aura échappé à personne que la résistance a DEUX pôles .

L'un est sur la cathode-filament et l'autre sur l'anode-Wehnelt ( qui devient la cathode pour l'anode proprement dite) C'est un tube triode !

Dans un canon à émission de champ , il y a une cathode et DEUX anodes dont une anode extractrice qui correspond au Wehnelt mais qui n'en est pas un puisque le fonctionnement n'est pas le même, tout en considérant que  on n'a pas une triode mais un système à 3 éléments.

C'est pour cela que je parlais de "vocabulaire"

On n'applique donc rien au Wehnelt ou au filament, mais on fait varier le potentiel (DDP) entre les DEUX .

 

 

Amicalement.


  • 0

#6 jmaffert

jmaffert

    Batracien

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Posté 30 mars 2015 - 05:28

En agitant mes méninges, je me suis souvenu que sur certains oscilloscopes anciens (à tube), il y avait une entrée "Wehnelt" dont on pouvait se servir pour moduler l'intensité du faisceau d'électrons, pour certaines applications particulières. C'est pour cela qu'il était resté dans ma mémoire que le Wehnelt servait à moduler l'intensité; c'est vrai dans certaines applications, mais probablement pas sur les microscopes électroniques.

 

Je plaisantais sur la définition du wiktionnaire car après avoir démarré en disant "ça sert à faire varier l'intensité du faisceau", deux lignes plus loin, dans l'exemple cité,  il y a écrit que "c'est plutôt sur la cathode qu'on agit". Ce n'était donc pas un très bon exemple...

 

Je suis d'accord avec toi c'est sur la DDP entre les deux.

 

Amicalement


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#7 Tryphon T

Tryphon T

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Posté 30 mars 2015 - 06:29

Oui, l'intensité du faisceau se règle Flèche rouge en agissant sur la résistance de polarisation représentée sur le schéma .

 

Intensity.jpg

Philips EM 400

(Cliquez sur l'image  pour agrandir)

 

En fait NON, cela n'a rien à voir !

 

 


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#8 Emoptics

Emoptics

    Nucléotide

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Posté 01 mai 2017 - 08:31

Il faut bien faire la difference entre un microscope electronique a balayage (MEB) et les ceux a transmission (MET)

 

les meb restent (en general) en surface de l'echantillon , un goute d'interaction se produit

drop.png

 

les met quant'a eux traversent l'echantillon faisant quelques nanomètres d'épaisseur

tem_interaction.png


Modifié par Emoptics, 01 mai 2017 - 08:32 .

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