做科研就繞不開SEM電鏡和TEM電鏡，現(xiàn)在我們從三個角度解析下它們的區(qū)別

1，? 結(jié)構(gòu)差異；

主要體現(xiàn)在樣品在電子束光路中的位置不同，透射電鏡的樣品在電子束中間，電子源在樣品上方發(fā)射電子，經(jīng)過聚光鏡，然后穿透樣品后，有后續(xù)的電磁透鏡繼續(xù)放大電子光束，最后投影在熒光屏幕上；掃描電鏡的樣品在電子束末端，電子源在樣品上方發(fā)射的電子束，經(jīng)過幾級電磁透鏡縮小，到達(dá)樣品。后續(xù)的信號探測處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也會不同，但從基本物理原理上講沒什么實質(zhì)性差別。

相同之處：都是真空設(shè)備，使用絕大部分部件原理相同，例如電子槍，磁透鏡，各種控制原理，消象散，合軸等。

2，? 基本工作原理；

透射電鏡：電子束在穿過樣品時，會和樣品中的原子發(fā)生散射，

樣品上某一點同時穿過的電子方向是不同，這樣品上的這一點在物鏡

1-2倍焦距之間，這些電子通過物鏡放大后重新匯聚，形成該點一個

放大的實像，這個和凸透鏡成像原理相同。

經(jīng)過物鏡放大的像進(jìn)一步經(jīng)過幾級中間磁透鏡的放大（具體需要幾級

基本上是由電子束亮度決定的,如果亮度無限大，最終由阿貝瑞利的光

學(xué)儀器分辨率公式?jīng)Q定），最后投影在熒光屏上成像。由于透射電鏡

物鏡焦距很短，也因此具有很小的像差系數(shù)，所以透射電鏡具有非常

高的空間分辨率，0.1-0.2nm，但景深比較小，對樣品表面形貌不敏

感，主要觀察樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

掃描電鏡：電子束到達(dá)樣品，激發(fā)樣品中的二次電子，二次電子

被探測器接收，通過信號處理并調(diào)制顯示器上一個像素發(fā)光，由于電

子束斑直徑是納米級別，而顯示器的像素是100微米以上，這個100

微米以上像素所發(fā)出的光，就代表樣品上被電子束激發(fā)的區(qū)域所發(fā)出

的光。實現(xiàn)樣品上這個物點的放大。如果讓電子束在樣品的一定區(qū)域

做光柵掃描，并且從幾何排列上一一對應(yīng)調(diào)制顯示器的像素的亮度，

便實現(xiàn)這個樣品區(qū)域的放大成像。具體圖像反差形成機制不講。由于

掃描電鏡所觀察的樣品表面很粗糙，一般要求較大工作距離，這就要

求掃描電鏡物鏡的焦距比較長，相應(yīng)的相差系數(shù)較大，造成最小束斑

尺寸下的亮度限制，系統(tǒng)的空間分辨率一般比透射電鏡低得多1-3納

米。但因為物鏡焦距較長，圖像景深比透射電鏡高的多，主要用于樣

品表面形貌的觀察，無法從表面揭示內(nèi)部結(jié)構(gòu)，除非破壞樣品，例如

聚焦離子束電子束掃描電鏡FIB-SEM,可以層層觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

透射電鏡和掃描電鏡二者成像原理上根本不同。透射電鏡成像轟

擊在熒光屏上的電子是那些穿過樣品的電子束中的電子，而掃描電鏡

成像的二次電子信號脈沖只作為傳統(tǒng)CTR顯示器上調(diào)制CRT三極電子

槍柵極的信號而已。透射電鏡我們可以說是看到了電子光成像，而掃

描電鏡根本無法用電子光路成像來想象。

3，? 樣品制備：

TEM:電子的穿透能力很弱，透射電鏡往往使用幾百千伏的高能量

電子束，但依然需要把樣品磨制或者離子減薄或者超薄切片到微納米

量級厚度，這是最基本要求。

SEM: 幾乎不用制樣，直接觀察。大多數(shù)非導(dǎo)體需要制作導(dǎo)電膜，

絕大多數(shù)幾分鐘的搞定，含水的生物樣品需要固定脫水干燥，又要求

不變形，比較麻煩，自然干燥還要曬幾天吧。

二者對樣品共同要求：固體，盡量干燥，盡量沒有油污染，外形

尺寸符合樣品室大小要求。

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