Optique des particules chargées

L'optique des particules chargées est la totalité des techniques conçues pour dévier un faisceau électronique ou ionique. Le terme «optique» renvoie à l'ressemblance entre un rayon électronique et un rayon lumineux, avec surtout la notion de focalisation de faisceau et de lentille.

On peut distinguer l'optique électronique, qui concerne les faisceaux d'électrons, et l'optique ionique qui concerne les faisceaux d'ions.

Pertinence de l'ressemblance

Selon le principe quantique de la dualité onde-particule, une particule en mouvement — électron ou ion — peut être décrite par une fonction d'onde, et a surtout une longueur d'onde associée : la longueur d'onde de Broglie.

Dispositifs

La notion de faisceau de particules oblige à travailler sous vide. Elle utilise les lois de l'électromagnétisme, et surtout la possibilité de dévier un courant électrique par un champ magnétique, mais aussi la possibilité d'attirer ou de repousser une charge électrique par électrostatique.

L'optique des particules chargées utilise un certain nombre de systèmes élémentaires :

• Des lentilles : lentilles magnétiques et électrostatiques
• Des miroirs : le réflectron est l'équivalent du miroir en optique photonique.
• Des déflecteurs, des stigmateurs, des multipoles pouvant être activés de différentes façons.
• Des analyseurs en énergie ou secteurs électrostatiques.
• Des analyseurs en masse ou secteurs magnétiques.
• Des filtres en vitesse nommés «Filtres de Wien»
• La Lentille de Poschenrieder, fréquemment utilisée comme alternative au réflectron.

Applications

• Optique électronique :
  • tube électronique
  • tube cathodique utilisé dans les oscilloscopes, radars, téléviseurs du XXe siècle
  • microscope électronique,
  • microsonde de Castaing,
  • spectromètre Auger.
• Optique ionique :
  • Spectrométrie de masse à ionisation secondaire (SIMS) ,
  • microscope à effet de champ,
  • Accélérateur de particules

Voir aussi

• Aberrations en optique des particules chargées

Bibliographie

• P. Grivet, M. Y. Bernard, A. L. Septier, Electron optics, éd. Pergamon press, 1972, (ISBN 0-0801-6226-6)
• E. Harting, F. W. Read, J. N. H. Brunt, Electrostatic lenses, éd. Elsevier, 1976, (ISBN 978-0-4444-1319-2)
• H. Wollnik, Optics of charged particles, éd. Orlando Academic, 1987, (ISBN 0-1276-2130-X)
• P. W. Hawkes, E. Kasper, Principles of electron optics, éd. Academic press, 1989, (ISBN 978-0-1233-3343-8)
• J. Orloff (éditeur), Handbook of charged particle optics, ouvrage collectif, éd. CRC Press, 1997, (ISBN 978-0-8493-2513-7)

Voir aussi

• Aberrations en optique des particules chargées

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