扫描电镜与透射电镜有哪些区别？

扫描电镜与透射电镜有哪些区别？

电子显微镜因其高空间分辨率而被广泛应用于科学研究实验中，是观察纳米尺度表面形貌的首选仪器。最常见的电子显微镜有透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)。实践中，研究人员在选择扫描电镜或透射电镜时，应该从哪些角度考虑自身需求，最终达到预期效果？

这完全取决于所需的分析类型。扫描电子显微镜可以用于任何需要观察物质表面形态的东西，但目前最好的扫描电子显微镜分辨率约为0.5 ~ 1毫米。需要扫描探针显微镜(SPM，AFM，STM)来进一步观察表面形态。如果你需要知道一种物质的晶体或原子结构，你需要使用TEM。例如，钢材料的晶格缺陷和细胞内部的组织变化。当然，在很多情况下，TEM观察也用于观察纳米材料的形状搜索状态。差示扫描电子显微镜观察样品的表面形貌，透射电子显微镜观察样品的结构形貌。一般来说，透射电子显微镜具有更大的放大倍数和更高的真空要求。扫描电子显微镜可以观察直径大于“200毫米，高约80毫米”的样品，而透射电子显微镜只能在直径约3毫米的铜网上观察样品。

这两种设备的另一个主要区别是：样品制备。

扫描电子显微镜(SEM)制样对样品的厚度没有特殊要求，可以通过切割、研磨、抛光或解理呈现特定的截面，然后转化为可观察的表面。如果直接观察这样的表面，只能看到表面加工损伤。优先腐蚀一般要用不同的化学溶液，这样才能产生有利于观察的对比。但是腐蚀会使样品失去部分原有的结构，同时会引入一些人为的干扰，对于样品中厚度极小的薄层会造成更多的误差。

透射电子显微镜(TEM)由于TEM获得的显微图像质量强烈依赖于样品的厚度，因此样品的观察部分应该非常薄。比如存储器件的TEM样品只能有10~100nm的厚度，给TEM样品制备带来了很大的困难。初学者在制样过程中，人工或机械控制研磨的成品率不高，一旦样品过度研磨，就会报废。TEM样品制备的另一个问题是观测点的定位。样品制备一般只能获得10毫米的薄观测范围，需要精确定位分析时往往落在观测范围之外。目前，理想的解决方案是聚焦离子束刻蚀(FIB)精细加工。

一般来说，透射电子显微镜的操作比较复杂。透射电子显微镜(TEM)用户需要强化培训才能操作设备。每次使用前需要执行特殊程序，包括几个步骤来确保电子束对准。一般来说，扫描电子显微镜相当于给物体拍照，只获得表面的三维图像。而透射电相当于普通显微镜，它只用较短波长的电子束代替衍射可见光实现显微。它是一个二维图像，你可以看到物质的内层以及表面的图像，就像我们拍的x光片一样，内脏和骨骼重叠显示。当然，主要的决定因素是两个系统之间巨大的价格差异和易用性。透射电子显微镜(TEM)可以为用户提供更多的分辨率和通用性，但它们比扫描电子显微镜(SEM)更昂贵、更大，需要更多的操作技巧和复杂的样品制备才能获得满意的结果。

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