En Microscopie Electronique en Transmission, les sources d'électrons à émission de champ froide sont utilisées dans le cas d'analyses nécessitant une qualité optimale de faisceau électronique. Leur fonctionnement repose sur une nanopointe métallique placée dans un champ électrique suffisamment fort pour permettre l'extraction d'électrons de la pointe par effet tunnel. L'émission des électrons étant confinée à l'extrémité de la pointe métallique, ces sources sont celles dont la brillance, la cohérence spatiale et temporelle sont les meilleures. Elles sont donc idéales pour les expériences d'interférométrie ou d'holographie électronique utilisées pour cartographier quantitativement les champ électriques, magnétiques ou de déformation dans les nanostructures.

Depuis une dizaine d'année, des efforts importants visent à combiner la résolution spatiale atomique des microscopes électroniques en transmission avec la résolution temporelle femtoseconde des sources lasers ultra-brèves. Ces développements ont permis des avancées importantes dans l'exploration des propriétés de nano-objets avec une excellente résolution spatio-temporelle. Cependant, la quasi-totalité de ces travaux reposent sur l'utilisation de paquets d'électrons émis par des photocathodes plates illuminées par des impulsions lasers femtosecondes. La faible brillance de ces sources limite leur champ d'application. Des chercheurs du CEMES-CNRS ont conçu et mis au point une nouvelle source d'électrons ultra-brève combinant un canon à émission de champ froide avec un laser femtoseconde. Cette nouvelle source de paquets d'électrons ultracourts permettra de dépasser les limites des photocathodes et ouvre la voie, entre autres, à l'interférométrie électronique résolue en temps. Ces résultats ont été publiés dans la revue Applied Physics Letters.

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Arnaud ARBOUET et Florent HOUDELLIER