現(xiàn)如今，具有高分辨率的透射電鏡(TEM)和掃描電鏡(SEM)在材料分析研究中的應(yīng)用日趨廣泛，已經(jīng)成為現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室中一種不可或缺的研究晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分的綜合儀器。

透射電鏡與掃描電鏡原理

　　透射電鏡原理：

　　電子槍經(jīng)過加熱或者在強(qiáng)電場(chǎng)作用下發(fā)射出電子束，經(jīng)過聚光鏡匯聚到待測(cè)樣品的某一區(qū)域。透過樣品的電子強(qiáng)度分布與樣品的組織結(jié)構(gòu)一一對(duì)應(yīng)。熒光屏將電子強(qiáng)度分布轉(zhuǎn)換為人肉眼可見的光強(qiáng)分布。

　　由于物體上不同部位的結(jié)構(gòu)不同，它們散射電子的能力也各不相同，結(jié)果使透過樣品的電子束發(fā)生疏密的差別，在散射電子能力強(qiáng)的地方，透過去的電子數(shù)目少，因而打在熒光屏上所發(fā)出的光就弱，顯現(xiàn)為暗區(qū);而散射電子能力弱的地方，透過的電子數(shù)目多，打在熒光屏上所發(fā)出的光就強(qiáng)，顯現(xiàn)為亮區(qū)，這樣，便在終像上造成了有亮有暗的區(qū)域，因而出現(xiàn)了反差，人眼就可以辨別。

　　掃描電鏡原理：

　　掃描電鏡從電子槍中發(fā)射出的電子束，受到陽(yáng)極高壓加速射向鏡筒，經(jīng)過聚光鏡聚焦，在樣品表面形成一個(gè)具有一定能量、強(qiáng)度、斑點(diǎn)直徑的電子束。在掃描線圈的磁場(chǎng)作用下，入射電子束在樣品表面上按照一定的空間和時(shí)間順序做光柵式逐點(diǎn)掃描。

　　在樣品表面激發(fā)出次級(jí)電子，次級(jí)電子由探測(cè)體收集，并在那里被閃爍器轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)，再經(jīng)光電倍增管和放大器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)來控制熒光屏上電子束的強(qiáng)度，顯示出與電子束同步的掃描圖像。試樣表面信號(hào)強(qiáng)度與顯像管熒光屏亮度一一對(duì)應(yīng)。次級(jí)電子的多少與電子束入射角有關(guān)，也就是說與樣品的表面結(jié)構(gòu)有關(guān)。圖像為立體形象，反映了標(biāo)本的表面結(jié)構(gòu)。為了使標(biāo)本表面發(fā)射出次級(jí)電子，標(biāo)本在固定、脫水后，要噴涂上一層重金屬微粒，重金屬在電子束的轟擊下發(fā)出次級(jí)電子信號(hào)。

透射電鏡與掃描電鏡原理區(qū)別

　　1、利用的電子種類不同。任何一個(gè)物體都是由原子組成的，原子則是由原子核與軌道電子組成的。當(dāng)電子束照射到樣品上的時(shí)候，一部分電子能從原子與原子之間的空隙中穿透過去，其余的電子有一部分會(huì)與原子核或原子的軌道電子發(fā)生碰撞被散射開來;一部分電子從樣品表面被反射出來;還有一些電子是被樣品吸收以后，樣品激化而又從樣品本身反射出來等。透射電鏡收集的是透過樣品的電子，掃描電鏡是把從樣品表面反射出來的電子收集起來并使它們成像。

　　2、成像原理不同。掃描電鏡的成像原理和透射電鏡完全不同。掃描電鏡不是通過電磁透鏡放大成像的原理，掃描電鏡的成像原理與電視或電傳真照片的原理相似，由電子槍產(chǎn)生的電子束經(jīng)過三個(gè)磁透鏡的作用，形成一個(gè)很細(xì)的電子束，稱為電子探針。電子探針經(jīng)過透鏡聚焦到樣品表面上，按著順序逐行逐行地通過樣品，也就是對(duì)樣品掃描，然后把從樣品表面發(fā)射出來的各種電子(二次電子、反射電子等)用探測(cè)器收集起來，并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)經(jīng)放大后再送到顯像管轉(zhuǎn)變成圖像。

　　3、觀察得到的圖像不同。掃描電鏡主要用來直接觀察樣品表面的立體結(jié)構(gòu)，圖像富有立體感，但只能反映出樣品的表面形貌，無法顯示樣品內(nèi)部的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。透射電鏡可以觀察樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)，但是一般只能觀察切成薄片后的二維圖像，許多電子無法透過的較厚樣品，只能用掃描電鏡才能看到。

　　4、分辨率及其決定條件不同。掃描電鏡分辨力可達(dá)10nm，分辨率主要決定于樣品表面上電子束的直徑。放大倍數(shù)是顯像管上掃描幅度與樣品上掃描幅度之比，可從幾十倍連續(xù)地變化到幾十萬倍。透射電鏡的分辨力很高，分辨率為0.1～0.2nm，放大倍數(shù)為幾萬～幾十萬倍。分辨率由電子束波長(zhǎng)所決定，在透射電鏡中，被觀察粒子的大小一定要大于電子束的波長(zhǎng)才能被分辨出來，否則，電子束就會(huì)發(fā)生繞射，無法看到粒子。

　　5、樣品制備要求不同。掃描電鏡所用樣品的制備方法簡(jiǎn)便，電子束不穿過樣品，所以不需經(jīng)過超薄切片，經(jīng)固定、干燥和噴金后即可。但是透射電鏡由于電子束穿透樣品的能力低，因此要球所觀察的樣品非常薄。透射電鏡電子需要穿過樣本，由于電子易散射或被物體吸收，故穿透力低，必須制備超薄樣品切片。

　　6、掃描電鏡的樣品的輻射損傷及污染程度小，但透射電鏡樣品會(huì)較大程度被破壞。

　　7、掃描電鏡與透射電鏡都是通過電子束與樣品作用，從而研究樣品結(jié)構(gòu)的，他們都包含電子槍、真空系統(tǒng)、電磁透鏡等部件。電子的信號(hào)都可以采用閃爍計(jì)數(shù)器來進(jìn)行檢測(cè)。都是用熒光屏來將電子信號(hào)轉(zhuǎn)換為肉眼可見的光信號(hào)。