一、透視電子顯微鏡的分類

1、大型透射電鏡

大型(xing)透射(she)電(dian)鏡（conventional TEM）一般采用80-300kV電(dian)子束加(jia)速電(dian)壓，不(bu)同型(xing)號對應不(bu)同的電(dian)子束加(jia)速電(dian)壓，其分辨(bian)率與(yu)電(dian)子束加(jia)速電(dian)壓相關，可(ke)達0.2-0.1nm，高端機型(xing)可(ke)實(shi)現原子級分辨(bian)。

2、低壓透射電鏡

低(di)(di)壓(ya)小型透(tou)射電(dian)(dian)(dian)鏡(jing)（Low-Voltage electron microscope, LVEM）采(cai)用的(de)電(dian)(dian)(dian)子束(shu)加速電(dian)(dian)(dian)壓(ya)（5kV）遠(yuan)低(di)(di)于大型透(tou)射電(dian)(dian)(dian)鏡(jing)。較(jiao)低(di)(di)的(de)加速電(dian)(dian)(dian)壓(ya)會(hui)增強電(dian)(dian)(dian)子束(shu)與(yu)樣(yang)(yang)品的(de)作(zuo)用強度，從而使圖(tu)像襯度、對(dui)比度提升，尤(you)其適合高(gao)分子、生物等(deng)樣(yang)(yang)品；同(tong)時，低(di)(di)壓(ya)透(tou)射電(dian)(dian)(dian)鏡(jing)對(dui)樣(yang)(yang)品的(de)損壞較(jiao)小。分辨率(lv)較(jiao)大型電(dian)(dian)(dian)鏡(jing)低(di)(di)，1-2nm。由于采(cai)用低(di)(di)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)，可以在一臺設備(bei)上整合透(tou)射電(dian)(dian)(dian)鏡(jing)、掃描(miao)電(dian)(dian)(dian)鏡(jing)與(yu)掃描(miao)透(tou)射電(dian)(dian)(dian)鏡(jing)。

3、冷凍電鏡

冷凍(dong)電鏡(jing)(jing)（Cryo-microscopy）通(tong)常是(shi)在普通(tong)透射電鏡(jing)(jing)上加裝(zhuang)樣(yang)(yang)(yang)品冷凍(dong)設備，將樣(yang)(yang)(yang)品冷卻到(dao)液氮溫度（77K），用于觀測(ce)蛋白、生物切片等(deng)對溫度敏感(gan)的(de)(de)(de)樣(yang)(yang)(yang)品。通(tong)過對樣(yang)(yang)(yang)品的(de)(de)(de)冷凍(dong)，可以降低電子束對樣(yang)(yang)(yang)品的(de)(de)(de)損傷，減小樣(yang)(yang)(yang)品的(de)(de)(de)形(xing)變，從(cong)而得到(dao)更加真(zhen)實的(de)(de)(de)樣(yang)(yang)(yang)品形(xing)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)樣(yang)(yang)品(pin)(pin)在(zai)(zai)電(dian)子(zi)束(shu)光(guang)路中(zhong)的(de)位置不(bu)同(tong)。透射(she)電(dian)鏡的(de)樣(yang)(yang)品(pin)(pin)在(zai)(zai)電(dian)子(zi)束(shu)中(zhong)間，電(dian)子(zi)源在(zai)(zai)樣(yang)(yang)品(pin)(pin)上(shang)方(fang)發(fa)射(she)電(dian)子(zi)，經(jing)過聚光(guang)鏡，然后(hou)(hou)穿透樣(yang)(yang)品(pin)(pin)后(hou)(hou)，有后(hou)(hou)續的(de)電(dian)磁(ci)透鏡繼續放大電(dian)子(zi)光(guang)束(shu)，最(zui)后(hou)(hou)投影在(zai)(zai)熒光(guang)屏幕(mu)上(shang);掃描(miao)電(dian)鏡的(de)樣(yang)(yang)品(pin)(pin)在(zai)(zai)電(dian)子(zi)束(shu)末端，電(dian)子(zi)源在(zai)(zai)樣(yang)(yang)品(pin)(pin)上(shang)方(fang)發(fa)射(she)的(de)電(dian)子(zi)束(shu)，經(jing)過幾級電(dian)磁(ci)透鏡縮小，到(dao)達(da)樣(yang)(yang)品(pin)(pin)。當然后(hou)(hou)續的(de)信號(hao)探側處理系統的(de)結構也會不(bu)同(tong)，但從(cong)基(ji)本物理原理上(shang)講沒什(shen)么實質性差別。

2、基本工作原理

透(tou)(tou)射(she)電(dian)鏡：電(dian)子束(shu)在(zai)穿過(guo)樣(yang)品(pin)時，會(hui)和(he)樣(yang)品(pin)中的(de)(de)(de)原子發生散射(she)，樣(yang)品(pin)上某一點同(tong)時穿過(guo)的(de)(de)(de)電(dian)子方向是(shi)不(bu)(bu)同(tong)，這(zhe)(zhe)(zhe)樣(yang)品(pin)上的(de)(de)(de)這(zhe)(zhe)(zhe)一點在(zai)物(wu)鏡1-2倍(bei)焦距之間，這(zhe)(zhe)(zhe)些電(dian)子通(tong)過(guo)過(guo)物(wu)鏡放大(da)后重(zhong)新匯聚，形成(cheng)該(gai)點一個放大(da)的(de)(de)(de)實(shi)像(xiang)(xiang)，這(zhe)(zhe)(zhe)個和(he)凸透(tou)(tou)鏡成(cheng)像(xiang)(xiang)原理(li)相同(tong)。這(zhe)(zhe)(zhe)里邊有(you)個反差(cha)形成(cheng)機制理(li)論比較深就不(bu)(bu)講，但可以(yi)這(zhe)(zhe)(zhe)么想象(xiang)，如果樣(yang)品(pin)內部是(shi)絕對均勻(yun)的(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)，沒(mei)有(you)晶界，沒(mei)有(you)原子晶格(ge)結構，那么放大(da)的(de)(de)(de)圖像(xiang)(xiang)也不(bu)(bu)會(hui)有(you)任何反差(cha)，事實(shi)上這(zhe)(zhe)(zhe)種(zhong)物(wu)質(zhi)不(bu)(bu)存(cun)在(zai)，所以(yi)才會(hui)有(you)這(zhe)(zhe)(zhe)種(zhong)儀(yi)器存(cun)在(zai)的(de)(de)(de)理(li)由。

掃(sao)描(miao)電(dian)(dian)鏡：電(dian)(dian)子(zi)(zi)束到達樣(yang)品(pin)(pin)，激發樣(yang)品(pin)(pin)中(zhong)的(de)二(er)(er)次電(dian)(dian)子(zi)(zi)，二(er)(er)次電(dian)(dian)子(zi)(zi)被探測器(qi)接收，通過信號處理并調制(zhi)顯(xian)示器(qi)上(shang)(shang)一(yi)(yi)個(ge)像素(su)發光，由于電(dian)(dian)子(zi)(zi)束斑直徑是納米級(ji)別，而顯(xian)示器(qi)的(de)像素(su)是100微米以上(shang)(shang)，這個(ge)100微米以上(shang)(shang)像素(su)所發出的(de)光，就(jiu)代(dai)表(biao)樣(yang)品(pin)(pin)上(shang)(shang)被電(dian)(dian)子(zi)(zi)束激發的(de)區(qu)域(yu)所發出的(de)光。實現樣(yang)品(pin)(pin)上(shang)(shang)這個(ge)物點的(de)放大。如(ru)果讓電(dian)(dian)子(zi)(zi)束在樣(yang)品(pin)(pin)的(de)一(yi)(yi)定(ding)區(qu)域(yu)做光柵掃(sao)描(miao)，并且從幾何排(pai)列上(shang)(shang)一(yi)(yi)一(yi)(yi)對應調制(zhi)顯(xian)示器(qi)的(de)像素(su)的(de)亮度，便實現這個(ge)樣(yang)品(pin)(pin)區(qu)域(yu)的(de)放大成像。

3、對樣品要求

(1)掃描電鏡

SEM制樣對樣品的(de)厚度沒有(you)特殊要(yao)求，可以采用(yong)切、磨、拋光或解理等方法將特定剖面(mian)(mian)呈現出來(lai)，從而轉化為可以觀察的(de)表(biao)面(mian)(mian)。這樣的(de)表(biao)面(mian)(mian)如果直接觀察，看到的(de)只有(you)表(biao)面(mian)(mian)加工損傷，一(yi)般要(yao)利(li)用(yong)不(bu)同的(de)化學溶液進行擇優腐(fu)蝕，才能產生有(you)利(li)于觀察的(de)襯度。不(bu)過腐(fu)蝕會使樣品失去原結構的(de)部(bu)分(fen)真實情況，同時引入(ru)部(bu)分(fen)人為的(de)干擾，對樣品中厚度極(ji)小的(de)薄(bo)層來(lai)說，造成(cheng)的(de)誤差(cha)更大。

(2)透射電鏡

由(you)于TEM得到的(de)(de)(de)顯微圖像(xiang)的(de)(de)(de)質量強烈(lie)依賴于樣(yang)(yang)品的(de)(de)(de)厚度，因此樣(yang)(yang)品觀(guan)(guan)測部位要非常(chang)的(de)(de)(de)薄，例如存儲(chu)器器件的(de)(de)(de)TEM樣(yang)(yang)品一(yi)般只能(neng)有10～100nm的(de)(de)(de)厚度，這給TEM制(zhi)樣(yang)(yang)帶來很(hen)大的(de)(de)(de)難度。初學者在制(zhi)樣(yang)(yang)過(guo)(guo)程中用手工(gong)或者機械控(kong)制(zhi)磨(mo)制(zhi)的(de)(de)(de)成品率不高，一(yi)旦(dan)過(guo)(guo)度削磨(mo)則使該樣(yang)(yang)品報廢。TEM制(zhi)樣(yang)(yang)的(de)(de)(de)另(ling)一(yi)個問題是觀(guan)(guan)測點(dian)的(de)(de)(de)定位，一(yi)般的(de)(de)(de)制(zhi)樣(yang)(yang)只能(neng)獲得10mm量級的(de)(de)(de)薄的(de)(de)(de)觀(guan)(guan)測范(fan)圍，這在需(xu)要精(jing)確(que)定位分(fen)析的(de)(de)(de)時候，目標往往落在觀(guan)(guan)測范(fan)圍之外。目前(qian)比較(jiao)理想的(de)(de)(de)解決方法是通(tong)過(guo)(guo)聚焦離(li)子束刻蝕(FIB)來進(jin)行精(jing)細加(jia)工(gong)。