Comment juger de la qualité des lentilles utilisées dans les microscopes
Des cylindres métalliques creux dont les axes coïncident avec l'axe optique du microscope, ou des diaphragmes métalliques avec un trou circulaire central disposé en parallèle (comme on en utilise dans certains microscopes), constituent des électrodes à structure axisymétrique. Lorsqu'une certaine tension est appliquée à ces électrodes, un champ électrique statique axisymétrique est généré. Ce champ électrostatique peut concentrer les électrons pour former des images, d’où le nom de microscope électronique électrostatique. Il existe de nombreux types de lentilles électrostatiques. Classés selon la distribution de potentiel générée sur l'axe de symétrie après application de la tension, ils peuvent être grossièrement divisés en quatre catégories :
Lentille unipotentielle : les potentiels sur l'axe des côtés gauche et droit de la lentille sont constants et égaux en amplitude. Lentille à immersion : Les potentiels sur l'axe des deux côtés sont constants mais d'amplitudes différentes. Objectif à ouverture unique (également appelé objectif à diaphragme) : Son effet optique est concentré près du trou central du diaphragme. L'intensité du champ électrique sur l'axe de chaque côté de la lentille est constante. Un diaphragme d'ouverture autonome a une utilisation pratique limitée, mais il sert souvent de composant à des systèmes d'objectifs plus complexes.
Lentille d'objectif à immersion : l'objet à partir duquel les électrons sont émis est immergé directement dans le champ électrique de cette lentille, tandis que le potentiel axial du côté opposé (côté image) de la lentille reste constant. À l'exception du quatrième type, les trois autres types de lentilles électrostatiques peuvent être traitées comme des lentilles de microscope, à partir desquelles leurs distances focales côté objet et côté image peuvent être dérivées. Les formules de distance focale s'appliquent aux deux premiers types d'objectifs.
Il peut être facilement prouvé que les distances focales des lentilles unipotentielles et des lentilles à immersion sont toujours positives, ce qui signifie que ces lentilles sont toujours convergentes. En revanche, les lentilles à ouverture unique peuvent agir comme des lentilles divergentes. Les performances des objectifs à immersion doivent être analysées au cas par cas. Une application typique est le canon à électrons utilisé dans les microscopes électroniques et autres instruments à faisceau électronique, qui fonctionne pour former un faisceau d'électrons avec un profil de section transversale et une intensité de courant spécifiés.
