โฟโตอินเจคเตอร์^{[ 1 ]}เป็นแหล่งกำเนิดลำแสงอิเล็กตรอน ที่มีความเข้มสูงชนิดหนึ่ง ซึ่งอาศัยปรากฏการณ์โฟโตอิเล็ก ท ริก พัลส์เลเซอร์ที่ตกกระทบแคโทดของโฟโตอินเจคเตอร์จะขับอิเล็กตรอนออกจากแคโทดและเข้าสู่สนามเร่งความเร็วของปืนอิเล็กตรอน [ ^{2 ] เมื่อ} เปรียบเทียบกับปืน อิเล็กตรอน เทอร์มิออนิก ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายโฟโตอินเจคเตอร์จะสร้างลำแสงอิเล็กตรอนที่มีความสว่างสูงกว่า ซึ่งหมายความว่ามีอนุภาคจำนวนมากขึ้นบรรจุอยู่ในปริมาตรของพื้นที่เฟสที่เล็กลง ( ค่าความคลาดเคลื่อนของลำแสง ) โฟโตอินเจคเตอร์ทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดอิเล็กตรอนหลักสำหรับ แหล่งกำเนิดแสงซินโครตรอนแบบผ่านครั้งเดียวเช่นเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระ^{[ 3 ]}และสำหรับการตั้งค่าการเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอน แบบอัลตร้าฟาสต์ ^{[ 4 ]} โฟโตอินเจคเตอร์ RF เครื่อง แรกได้รับการพัฒนาในปี 1985 ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอสอะลาโมสและใช้เป็นแหล่งกำเนิดสำหรับการทดลองเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระ^{[ 5 ] [ 6 ]}ลำแสงอิเล็กตรอนความสว่างสูงที่ผลิตโดยโฟโตอินเจคเตอร์ถูกนำมาใช้โดยตรงหรือโดยอ้อมเพื่อตรวจสอบโครงสร้างโมเลกุล อะตอม และนิวเคลียร์ของสสารสำหรับการวิจัยพื้นฐาน ตลอดจนลักษณะเฉพาะของวัสดุ

เครื่องฉีดโฟโตอิเล็กตรอนประกอบด้วยโฟโตแคโทด ปืนอิเล็กตรอน (กระแสสลับหรือกระแสตรง) แหล่งจ่ายไฟ ระบบเลเซอร์ขับเคลื่อน ระบบกำหนดเวลาและซิงโครไนซ์ แม่เหล็กชดเชยการปล่อยรังสี อาจรวมถึงระบบสุญญากาศและระบบการผลิตหรือการขนส่งแคโทดด้วย โดยปกติแล้วจะตามด้วยอุปกรณ์วินิจฉัยลำแสงและเครื่องเร่งอนุภาคพลังงานสูง

ส่วนประกอบสำคัญของเครื่องฉีดอิเล็กตรอนด้วยแสงคือโฟโตแคโทดซึ่งอยู่ภายในโพรงของปืนอิเล็กตรอน (โดยปกติจะเป็นเซลล์ขนาด 0.6 เพื่อการกระจายสนามเร่งความเร็วที่เหมาะสมที่สุด) ลำแสงอิเล็กตรอนที่ถูกสกัดออกมานั้นได้รับผลกระทบจาก สนาม ประจุไฟฟ้า ในตัวเอง ซึ่งทำให้ความสว่างของลำแสงลดลง ด้วยเหตุนี้ ปืนอิเล็กตรอนด้วยแสงจึงมักมีเซลล์บูสเตอร์ขนาดเต็มหนึ่งเซลล์หรือมากกว่านั้นเพื่อเพิ่มพลังงานของลำแสงและลดผลกระทบจากสนามประจุไฟฟ้าสนามเร่งความเร็ว ของปืน เป็นคลื่นความถี่วิทยุ ( RF ) ที่ได้จาก ไคลสตรอนหรือแหล่งพลังงาน RF อื่นๆ สำหรับลำแสงพลังงานต่ำ เช่น ลำแสงที่ใช้ในการเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอนและกล้องจุลทรรศน์การเร่งความเร็วด้วยไฟฟ้าสถิต (DC) นั้นเหมาะสมกว่า

การปล่อยโฟโตอิเล็กตรอนบนแคโทดเริ่มต้นโดยพัลส์ตกกระทบจากเลเซอร์ ขับเคลื่อน ขึ้นอยู่กับวัสดุของโฟโตแคโทดความยาวคลื่นของเลเซอร์อาจแตกต่างกันไปตั้งแต่ 1700 นาโนเมตร ( อินฟราเรด ) ลงไปจนถึง 100-200 นาโนเมตร ( อัลตราไวโอเลต ) การปล่อยจากผนังโพรงเป็นไปได้ด้วยความยาวคลื่นเลเซอร์ประมาณ 250 นาโนเมตรสำหรับผนังหรือแคโทดทองแดง แคโทดเซมิคอนดักเตอร์มักไวต่อสภาพแวดล้อมและอาจต้องใช้ห้องเตรียมที่สะอาดซึ่งตั้งอยู่ด้านหลังปืนโฟโตอิเล็กตรอน ระบบออปติคอลของเลเซอร์ขับเคลื่อนมักได้รับการออกแบบมาเพื่อควบคุมโครงสร้างของพัลส์ และด้วยเหตุนี้ การกระจายตัวของอิเล็กตรอนในกลุ่มที่สกัดออกมา ตัวอย่างเช่น พัลส์เลเซอร์ขนาด เฟมโตวินาทีที่มีโปรไฟล์ตามขวางเป็นรูปวงรีจะสร้างกลุ่มอิเล็กตรอน "แพนเค้ก" บาง ๆ ซึ่งพัฒนาไปเป็นรูปทรงรีที่เติมเต็มอย่างสม่ำเสมอภายใต้สนามประจุอวกาศของตัวเอง^{[ 7 ]}พัลส์เลเซอร์ที่ซับซ้อนกว่าที่มีโปรไฟล์ตามยาวคล้ายหวีจะสร้างลำแสงอิเล็กตรอนแบบหวีที่มีรูปร่างคล้ายกัน^{[ 8 ] [ 9 ]}