Observation de la structure cristalline atomique du tungstène en utilisant l’effet de pointe. Les électrons quittent la pointe et  suivent les lignes radiales du champ électrique. Ils arrivent sur une surface sphérique en verre recouverte d’une substance fluorescente qui émet de la lumière verdâtre.La séparation angulaire des lignes de champ permet d’obtenir un grossissement de 500000 fois. L’image obtenue montre la densité électronique à la surface du tungstène et met en évidence sa structure cristalline.

• Monter la haute tension avec les deux sorties de 5 kV du générateur en série. Ne pas dépasser les 8 [kV] !

• Un trépied
• Un tige isolante
• Une noix inclinable
• Un tube électrique au tungstène
• Une alimentation HT rouge

L’intensité du champ électrique au voisinage de la surface d’un conducteur chargé, à l’équilibre électrostatique, est inversement proportionnel au carré du rayon de courbure de la surface. Il est de ce fait particulièrement intense à l’extrémité des pointes métalliques très fines. Le microscope à émission froide est basé sur cette propriété. Une pointe de tungstène est placée au centre d’une calotte sphérique en verre dont la surface interne est fluorescente. On porte la pointe à un potentiel négatif de plusieurs milliers de volts par rapport à la calotte. Les électrons de la pointe peuvent être arrachés de la surface du métal sous l’effet de l’intensité du champ. Ils sont ensuite accélérés le long des lignes radiales du champ électrique et se propagent en ligne droite, à travers l’enceinte évacuée, jusqu’à l’écran fluorescent sur lequel on obtient une image de la structure électronique de la pointe à l’échelle quasi atomique. Le grossissement du microscope s’obtient à partir de simples considérations géométriques. Deux électrons, qui quittent la pointe séparés par une distance d, parviennent à l’écran en deux points situés à une distance D l’un de l’autre.

Le grossissement est alors donné par la relation G = D/d = R/r = 500000.

Des détails de 0.5 cm sur l’écran correspondent à des structures distantes de 10 nm sur la pointe.

La pointe hémisphérique n’émet pas les électrons de façon isotrope. Dans certaines directions, le champ est même insuffisant pour permettre aux électrons de s’échapper. On obtient sur l’écran une alternance de zones claires et sombres qui reproduisent la structure de la pointe.

Le réseau cristallin du tungstène possède une cellule élémentaire cubique centrée. Le monocristal a été fabriqué de sorte que la direction (110) coïncide avec l’axe de la pointe. Les différents axes de symétrie du cristal interceptent la surface hémisphérique de la pointe en des points représentés par des taches noires sur l’image produite par le microscope. Des taches claires apparaissent dans les directions correspondant à une émission facile des électrons.

• Données: 
• Rayon de la pointe  r = 0.1 micromètre
• Rayon de la sphère R = 5 cm