一、透視電子顯微鏡的分類

1、大型透射電鏡

大型透射(she)電鏡（conventional TEM）一般采用80-300kV電子(zi)束(shu)(shu)加(jia)(jia)速電壓，不同(tong)型號對(dui)應(ying)不同(tong)的(de)電子(zi)束(shu)(shu)加(jia)(jia)速電壓，其分辨(bian)率與電子(zi)束(shu)(shu)加(jia)(jia)速電壓相關，可達0.2-0.1nm，高(gao)端機型可實現原子(zi)級(ji)分辨(bian)。

2、低壓透射電鏡

低(di)壓小型(xing)透射(she)(she)電(dian)鏡(jing)（Low-Voltage electron microscope, LVEM）采用(yong)的(de)電(dian)子(zi)束(shu)加(jia)速(su)電(dian)壓（5kV）遠低(di)于(yu)大型(xing)透射(she)(she)電(dian)鏡(jing)。較低(di)的(de)加(jia)速(su)電(dian)壓會增強電(dian)子(zi)束(shu)與樣(yang)品的(de)作用(yong)強度，從而使圖像襯度、對(dui)比度提(ti)升，尤其適合高(gao)分子(zi)、生物等樣(yang)品；同時，低(di)壓透射(she)(she)電(dian)鏡(jing)對(dui)樣(yang)品的(de)損壞較小。分辨(bian)率(lv)較大型(xing)電(dian)鏡(jing)低(di)，1-2nm。由于(yu)采用(yong)低(di)電(dian)壓，可以在一臺設(she)備上整合透射(she)(she)電(dian)鏡(jing)、掃描(miao)電(dian)鏡(jing)與掃描(miao)透射(she)(she)電(dian)鏡(jing)。

3、冷凍電鏡

冷(leng)凍(dong)電(dian)鏡(jing)（Cryo-microscopy）通常是在普通透(tou)射電(dian)鏡(jing)上(shang)加裝樣品(pin)(pin)(pin)冷(leng)凍(dong)設備(bei)，將樣品(pin)(pin)(pin)冷(leng)卻(que)到液(ye)氮溫度(du)（77K），用于觀(guan)測蛋白、生物切(qie)片等對(dui)(dui)溫度(du)敏感的樣品(pin)(pin)(pin)。通過對(dui)(dui)樣品(pin)(pin)(pin)的冷(leng)凍(dong)，可以降(jiang)低電(dian)子束對(dui)(dui)樣品(pin)(pin)(pin)的損傷，減小樣品(pin)(pin)(pin)的形變，從而得到更加真實的樣品(pin)(pin)(pin)形貌。

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二、掃描電鏡與透射電鏡的區別

1、結構差異

主要體現(xian)在(zai)(zai)(zai)樣(yang)品(pin)在(zai)(zai)(zai)電(dian)子束(shu)光路中的(de)(de)位(wei)置不同。透射電(dian)鏡(jing)(jing)的(de)(de)樣(yang)品(pin)在(zai)(zai)(zai)電(dian)子束(shu)中間(jian)，電(dian)子源在(zai)(zai)(zai)樣(yang)品(pin)上(shang)方(fang)發(fa)射電(dian)子，經(jing)過(guo)聚光鏡(jing)(jing)，然后(hou)穿(chuan)透樣(yang)品(pin)后(hou)，有后(hou)續的(de)(de)電(dian)磁透鏡(jing)(jing)繼(ji)續放大電(dian)子光束(shu)，最后(hou)投影在(zai)(zai)(zai)熒光屏幕上(shang);掃描電(dian)鏡(jing)(jing)的(de)(de)樣(yang)品(pin)在(zai)(zai)(zai)電(dian)子束(shu)末(mo)端，電(dian)子源在(zai)(zai)(zai)樣(yang)品(pin)上(shang)方(fang)發(fa)射的(de)(de)電(dian)子束(shu)，經(jing)過(guo)幾級電(dian)磁透鏡(jing)(jing)縮小，到達樣(yang)品(pin)。當然后(hou)續的(de)(de)信號探側處理(li)系統的(de)(de)結構也會不同，但從基(ji)本物理(li)原理(li)上(shang)講沒什么(me)實質性差別。

2、基本工作原理

透(tou)射電(dian)鏡(jing)(jing)：電(dian)子(zi)束在(zai)穿(chuan)過(guo)(guo)樣(yang)品(pin)時(shi)，會和樣(yang)品(pin)中的(de)原子(zi)發(fa)生散射，樣(yang)品(pin)上某一(yi)點(dian)同(tong)(tong)時(shi)穿(chuan)過(guo)(guo)的(de)電(dian)子(zi)方向是(shi)不同(tong)(tong)，這(zhe)(zhe)樣(yang)品(pin)上的(de)這(zhe)(zhe)一(yi)點(dian)在(zai)物鏡(jing)(jing)1-2倍焦(jiao)距之(zhi)間，這(zhe)(zhe)些電(dian)子(zi)通過(guo)(guo)過(guo)(guo)物鏡(jing)(jing)放(fang)大(da)(da)后重(zhong)新匯聚，形成該點(dian)一(yi)個(ge)放(fang)大(da)(da)的(de)實像，這(zhe)(zhe)個(ge)和凸透(tou)鏡(jing)(jing)成像原理(li)相同(tong)(tong)。這(zhe)(zhe)里邊有個(ge)反(fan)差形成機制理(li)論比(bi)較深就不講，但可以這(zhe)(zhe)么想象(xiang)，如果樣(yang)品(pin)內(nei)部是(shi)絕對均勻(yun)的(de)物質，沒有晶(jing)界，沒有原子(zi)晶(jing)格結構，那么放(fang)大(da)(da)的(de)圖像也(ye)不會有任何(he)反(fan)差，事實上這(zhe)(zhe)種(zhong)物質不存在(zai)，所以才會有這(zhe)(zhe)種(zhong)儀器存在(zai)的(de)理(li)由。

掃描(miao)電(dian)(dian)鏡：電(dian)(dian)子(zi)(zi)束(shu)到達樣(yang)品(pin)(pin)(pin)，激(ji)發(fa)樣(yang)品(pin)(pin)(pin)中的(de)(de)二(er)次電(dian)(dian)子(zi)(zi)，二(er)次電(dian)(dian)子(zi)(zi)被探測器接(jie)收，通過信號(hao)處理并調制顯示(shi)器上(shang)(shang)一(yi)個(ge)(ge)像(xiang)(xiang)素發(fa)光(guang)(guang)(guang)，由于電(dian)(dian)子(zi)(zi)束(shu)斑直徑是納米級別(bie)，而顯示(shi)器的(de)(de)像(xiang)(xiang)素是100微米以上(shang)(shang)，這(zhe)個(ge)(ge)100微米以上(shang)(shang)像(xiang)(xiang)素所發(fa)出的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)，就代表樣(yang)品(pin)(pin)(pin)上(shang)(shang)被電(dian)(dian)子(zi)(zi)束(shu)激(ji)發(fa)的(de)(de)區域所發(fa)出的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)。實(shi)現樣(yang)品(pin)(pin)(pin)上(shang)(shang)這(zhe)個(ge)(ge)物點的(de)(de)放大(da)。如果讓電(dian)(dian)子(zi)(zi)束(shu)在樣(yang)品(pin)(pin)(pin)的(de)(de)一(yi)定區域做光(guang)(guang)(guang)柵掃描(miao)，并且從幾何排列上(shang)(shang)一(yi)一(yi)對應調制顯示(shi)器的(de)(de)像(xiang)(xiang)素的(de)(de)亮度(du)，便實(shi)現這(zhe)個(ge)(ge)樣(yang)品(pin)(pin)(pin)區域的(de)(de)放大(da)成像(xiang)(xiang)。

3、對樣品要求

(1)掃描電鏡

SEM制樣(yang)(yang)對樣(yang)(yang)品的(de)厚度(du)沒有(you)特殊(shu)要求(qiu)，可以(yi)采用(yong)切(qie)、磨、拋光或解理等方法(fa)將特定剖面呈(cheng)現出來，從而轉(zhuan)化為(wei)(wei)可以(yi)觀察的(de)表面。這(zhe)樣(yang)(yang)的(de)表面如果直接觀察，看到的(de)只有(you)表面加工(gong)損傷，一(yi)般要利(li)用(yong)不同的(de)化學溶液進行擇優腐蝕，才能(neng)產生有(you)利(li)于觀察的(de)襯度(du)。不過腐蝕會(hui)使樣(yang)(yang)品失去原結構的(de)部分真實情況，同時引入部分人為(wei)(wei)的(de)干擾(rao)，對樣(yang)(yang)品中厚度(du)極(ji)小的(de)薄層來說，造成(cheng)的(de)誤(wu)差(cha)更大。

(2)透射電鏡

由于TEM得到的(de)(de)顯微圖像的(de)(de)質(zhi)量(liang)強烈依(yi)賴于樣(yang)品的(de)(de)厚度(du)，因(yin)此樣(yang)品觀(guan)測(ce)部位要非常的(de)(de)薄，例(li)如(ru)存儲器(qi)器(qi)件的(de)(de)TEM樣(yang)品一般只(zhi)能(neng)有(you)10～100nm的(de)(de)厚度(du)，這給TEM制(zhi)樣(yang)帶來很大的(de)(de)難度(du)。初學(xue)者在(zai)制(zhi)樣(yang)過(guo)程(cheng)中用手工或者機械控制(zhi)磨制(zhi)的(de)(de)成品率不高(gao)，一旦過(guo)度(du)削磨則使該樣(yang)品報廢。TEM制(zhi)樣(yang)的(de)(de)另(ling)一個問(wen)題是(shi)觀(guan)測(ce)點的(de)(de)定(ding)位，一般的(de)(de)制(zhi)樣(yang)只(zhi)能(neng)獲得10mm量(liang)級(ji)的(de)(de)薄的(de)(de)觀(guan)測(ce)范圍，這在(zai)需(xu)要精確定(ding)位分析的(de)(de)時候，目標往(wang)(wang)往(wang)(wang)落在(zai)觀(guan)測(ce)范圍之外。目前比較理想(xiang)的(de)(de)解(jie)決方(fang)法是(shi)通(tong)過(guo)聚焦離子束刻(ke)蝕(FIB)來進(jin)行精細加(jia)工。