试从成像原理上比较扫描电镜和透射电镜的异同。

1，结构差异:主要体现在样品在电子束路径上的位置不同。透射电镜样品在电子束中间，电子源在样品上方发射电子，经过聚光镜，然后穿透样品，然后后续的电磁透镜继续放大电子束，最后投射到荧光屏上；扫描电镜的样品在电子束的末端，样品上方的电子源发出的电子束经过几个电磁透镜缩小后到达样品。当然，后续的信号检测和处理系统的结构会有所不同，但在基本的物理原理上并没有实质性的区别。相似之处:都是电真空设备，大部分零件的使用原理都是一样的，比如电子枪，磁透镜，各种控制原理，散光，轴闭合等等。2.基本工作原理:透射电镜:电子束通过样品时，会与样品中的原子发生散射，同时通过样品上某一点的电子方向不同，使产品上的这个点处于1-2倍物镜焦距之间，这些电子经过物镜放大后重新会聚，形成该点的放大实像，与凸透镜成像原理相同。这里就不说对比度形成机制的理论了，但是可以想象，如果样品内部是绝对均匀的，没有晶界和原子晶格结构，那么放大的图像就不会有对比度。其实这种物质是不存在的，所以才会有这个牛逼仪器存在的理由。物镜放大后的图像再经过几个中间磁透镜进一步放大(具体级数基本由电子束亮度决定，如果亮度无限大，则最终由阿贝尔里光学仪器的分辨率公式决定)，最后投射到荧光屏上成像。由于透射电镜的物镜焦距短，像差系数小，所以透射电镜的空间分辨率非常高，为0.1-0.2nm，但景深比较小，对样品的表面形貌不敏感，主要观察样品的内部结构。扫描电子显微镜:电子束到达样品，激发样品中的二次电子。二次电子被探测器接收，显示器上的像素通过信号处理被调制发光。由于电子束光斑的直径为纳米，显示器的像素在100微米以上，因此100微米以上的像素发出的光代表样品上电子束激发的区域发出的光。实现样品上这个物点的放大。如果电子束在样品的某个区域进行光栅扫描，并且显示器像素的亮度根据几何排列进行相应的调制，则可以实现该样品区域的放大成像。没有提及具体的图像对比度形成机制。由于扫描电镜观察的样品表面非常粗糙，一般需要较长的工作距离，这就要求扫描电镜的物镜焦距较长，相应的相位差系数较大，限制了最小束斑尺寸下的亮度，系统的空间分辨率一般比透射电镜低很多1-3纳米。但由于物镜焦距长，图像的景深比透射电镜高很多。主要用于观察样品的表面形貌，从表面无法揭示内部结构。除非破坏样品，如聚焦离子束电子束扫描电镜的FIB-SEM，才能逐层观察内部结构。透射电子显微镜和扫描电子显微镜在成像原理上有着根本的不同。透射电镜成像轰击在荧光屏上的电子是穿过样品的电子束中的电子，而扫描电镜成像的二次电子信号脉冲只作为调制传统CTR显示器上CRT三极管电子枪栅极的信号。透射电镜可以说是看到了电子光学成像，而扫描电镜是完全想象不到有电子光学成像的。3.样品制备:TEM:电子的穿透能力很弱。透射电镜经常使用几十万伏的高能电子束，但还是要把样品或离子薄或超薄切片研磨到微纳米的厚度，这是最基本的要求。透射制样是学问，制样质量很多时候靠运气。样品制备工艺规范贴在北京大学物理研究所电镜实验室和样品制备室，结论是好运！SEM:几乎没有样品制备，直接观察。大部分非导体需要制作导电膜，大部分几分钟就能搞定。含水的生物样本需要固定、脱水、干燥不变形，比较麻烦。自然干燥需要几天时间。两者对样品的要求是一样的:固体，尽可能干燥，尽可能无油污，外形尺寸满足样品室尺寸要求。