泽攸科普——扫描电镜和透射电镜的区别
发布时间：
2024-05-08
扫描电镜和透射电镜是两种常用的电子显微镜，它们在成像原理、结构、功能和对样品的要求等方面存在显著差异。
扫描电镜和透射电镜是两种常用的电子显微镜，它们在成像原理、结构、功能和对样品的要求等方面存在显著差异。下面我们将从这几个方面详细阐述两者的区别。
一、成像原理的差异
扫描电镜的成像是基于电子与物质表面的相互作用。当高能电子束轰击样品表面时，会激发出二次电子、背散射电子、特征X射线等信号。通过收集这些信号，可以获得样品表面形貌、化学组成等信息。扫描电镜主要利用二次电子成像，获得样品表面的高分辨率形貌图像。
透射电镜的成像是基于电子束穿过超薄样品时的散射和衍射。透射电子与样品相互作用后，携带了样品内部结构的信息，通过电磁透镜成像，可以观察到样品内部的微观形貌和晶体结构。透射电镜通过衍射衬度和相位衬度获得图像。
二、结构组成的差异
扫描电镜主要由电子枪、电磁透镜、扫描线圈、探测器等组成。电子枪产生电子束，电磁透镜将电子束聚焦成纳米尺度，扫描线圈控制电子束在样品表面扫描，探测器收集样品发出的信号并转换成图像。
透射电镜主要由电子枪、电磁透镜、样品室、成像系统、记录系统等组成。电子枪产生电子束，电磁透镜将电子束聚焦并照射到样品上，电子穿过样品被透镜成像，最后在荧光屏上形成放大的样品图像。
三、功能应用的差异
扫描电镜主要用于观察样品表面的微观形貌，并可以获得化学组成的信息。它在材料表征、失效分析、半导体器件检测等领域有广泛应用。例如分析材料的断口形貌、晶粒大小、析出相分布等，检测集成电路的缺陷等。
透射电镜不仅可以观察样品的内部形貌，还可以分析样品的晶体结构、缺陷、化学组成和价态等。它在纳米材料、矿物岩石、生物医学等领域有重要应用。例如分析纳米颗粒的尺寸、形貌和结构，研究材料的相变、位错和界面结构，分析生物大分子的形态等。
四、样品制备的差异
扫描电镜对样品的制备要求相对简单。样品表面需要导电，非导电样品需要喷涂导电涂层。对于体积较大的样品，可以直接置于样品台观察。但是对于特定剖面的观察，需要经过切割、磨抛和化学腐蚀等处理。
透射电镜对样品的厚度有严格要求，一般需要小于100纳米。制备透射样品需要经过切片、研磨、减薄等复杂的过程，通常采用机械减薄、化学减薄或者离子减薄的方法。样品的减薄质量直接影响到成像的质量。此外，还需要精确定位观察区域，这对透射电镜样品制备提出了更高的要求。
五、图像信息的差异
扫描电镜可以获得样品表面的高分辨率形貌图像，分辨率可达到纳米量级。通过二次电子图像可以观察到样品表面的起伏、孔洞、裂纹等微观形貌特征。背散射电子图像提供了与化学成分相关的信息，可以用于相分析。X射线能谱可以获得样品的定性和定量成分分析。
透射电镜可以提供样品内部的形貌、晶体结构、缺陷等丰富的信息。通过明场像和暗场像可以观察样品的微观形貌，如晶粒、亚晶粒、位错、析出相等。选区电子衍射可以分析样品的晶体结构和取向。高分辨像可以观察到原子级别的结构信息。结合能谱仪和电子能量损失谱，还可以分析样品的化学成分和价态。
扫描电镜和透射电镜在成像原理、结构组成、功能应用、样品制备和图像信息等方面存在显著差异。扫描电镜主要用于观察样品表面形貌和分析表面成分，样品制备相对简单，适用范围广泛。透射电镜可以观察样品内部结构，获得晶体学信息和化学信息，样品制备要求高，主要用于纳米材料和高分辨成像领域。
在实际研究中，扫描电镜和透射电镜常常结合使用，从不同角度对样品进行表征分析。扫描电镜提供材料表面信息，透射电镜揭示材料内部结构，两者互为补充，为材料的微观结构研究提供了强有力的工具。随着电镜技术的不断发展，扫描透射电镜、环境扫描电镜等新型电镜的出现，进一步拓宽了电子显微镜的应用范围，为科学研究提供了更多可能。
安徽泽攸科技有限公司是一家具有完全自主知识产权的科学仪器公司， 自20世纪90年代开始投入电镜及相关附件研发以来，研发团队一直致力于为纳米科学研究提供优秀的仪器。目前，公司有包括PicoFemto系列原位TEM测量系统、原位SEM测量系统、ZEM系列台式扫描电镜、JS系列台阶仪、纳米位移台、二维材料转移台、探针台及低温系统、光栅尺等在内的多个产品线，在国内外均获得了高度关注，填补了国家在科学精密仪器领域的诸多空白。
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