扫描电镜和透射电镜的区别

电子显微镜已经成为表征各种材料的有力工具。 它的多功能性和极高的空间分辨率使其成为许多应用中非常有价值的工具。 其中，两种主要的电子显微镜是透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）。 将简要描述他们的相似点和不同点。

扫描电镜和透射电镜的工作原理

从相似点开始, 这两种设备都使用电子来获取样品的图像。 他们的主要组成部分是相同的;  

电子源

电磁和静电透镜控制电子束的形状和轨迹

光阑

所有这些组件都存在于高真空中。  

现在转向这两种设备的差异性。 扫描电镜（SEM）使用一组特定的线圈以光栅样式扫描样品并收集散射的电子。

而透射电镜（TEM）是使用透射电子，收集透过样品的电子。 因此，透射电镜（TEM）提供了样品的内部结构，如晶体结构，形态和应力状态信息，而扫描电镜（SEM）则提供了样品表面及其组成的信息。  

而且，这两种设备最明显的差别之一是它们可以达到的最佳空间分辨率; 扫描电镜（SEM）的分辨率被限制在 〜0.5nm，而随着最近在球差校正透射电镜（TEM）中的发展，已经报道了其空间分辨率甚至小于 50pm。

哪种电子显微镜技术最适合操作员进行分析？

这完全取决于操作员想要执行的分析类型。 例如，如果操作员想获取样品的表面信息，如粗糙度或污染物检测，则应选择扫描电镜（SEM）。 另一方面，如果操作员想知道样品的晶体结构是什么，或者想寻找可能存在的结构缺陷或杂质，那么使用透射电镜（TEM）是wei 一的方法。

这揭示了这两种设备之间的另一个主要差别：样品制备。扫描电镜（ SEM）的样品很少需要或不需要进行样品制备，并且可以通过将它们安装在样品杯上直接成像。  

相比之下，透射电镜（TEM）的样品制备是一个相当复杂和繁琐的过程，只有经过培训和有经验的用户才能成功完成。 样品需要非常薄，尽可能平坦，并且制备技术不应对样品产生任何伪像（例如沉淀或非晶化 ）。 目前已经开发了许多方法，包括电抛光，机械抛光和聚焦离子束刻蚀。 专用格栅和支架用于安装透射电镜（TEM）样品。

图1：硅的电子显微镜图像。 a）使用扫描电镜 SEM 成像的二次电子图像，提供关于表面形态的信息，而 b）透射电镜（TEM）图像显示关于样品内部的结构信息。

 

另外，在两个系统中创建图像的方式也是不同的。 在扫描电镜中，样品位于电子光学系统的底部，散射电子（背散射或二次）被电子探测器捕获， 然后使用光电倍增管将该信号转换成电信号，该电信号被放大并在屏幕上产生图像。 

在透射电镜（TEM）中，样品位于电子光学系统的中部。 入射电子穿过它，并通过样品下方的透镜（中间透镜和投影透镜），图像直接显示在荧光屏上或通过电荷耦合器件（CCD）相机显示在 PC 屏幕上。

表 I：扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）之间主要差异的总结

一般来说，透射电镜（TEM）的操作更为复杂。 透射电镜（TEM）的用户需要经过强化培训才能操作设备。 在每次使用之前需要执行特殊程序，包括几个步骤以确保电子束完美对中。 在表 I 中，您可以看到扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）之间主要区别的总结。

结合 SEM 和 TEM 技术

还有一种电子显微镜技术被提及，它是透射电镜（TEM）和扫描电镜（SEM）的结合，即扫描透射电镜（STEM）。 

在扫描透射电镜（STEM）模式下工作时，用户可以利用这两种技术的功能；他们可以在高分辨率先看到样品的内部结构（甚至高于透射电镜 TEM 分辨率），但也可以使用其他信号，如 X 射线和电子能量损失谱。 这些信号可用于能量色散X射线光谱（EDX）和电子能量损失光谱（EELS）。  

 

 

 

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