一、透視電子顯微鏡的分類

1、大型透射電鏡

大型(xing)透射電鏡（conventional TEM）一般采用(yong)80-300kV電子(zi)束加(jia)速電壓，不同型(xing)號對應不同的電子(zi)束加(jia)速電壓，其(qi)分辨率與電子(zi)束加(jia)速電壓相關，可(ke)(ke)達0.2-0.1nm，高端機型(xing)可(ke)(ke)實現原子(zi)級分辨。

2、低壓透射電鏡

低(di)(di)壓小(xiao)型透(tou)(tou)射(she)(she)電(dian)(dian)(dian)鏡(jing)(jing)(jing)（Low-Voltage electron microscope, LVEM）采用(yong)(yong)的電(dian)(dian)(dian)子束加速電(dian)(dian)(dian)壓（5kV）遠低(di)(di)于大型透(tou)(tou)射(she)(she)電(dian)(dian)(dian)鏡(jing)(jing)(jing)。較低(di)(di)的加速電(dian)(dian)(dian)壓會增強(qiang)電(dian)(dian)(dian)子束與(yu)樣品的作用(yong)(yong)強(qiang)度，從而(er)使圖像襯(chen)度、對(dui)比度提(ti)升(sheng)，尤其適合(he)高(gao)分子、生(sheng)物等(deng)樣品；同時，低(di)(di)壓透(tou)(tou)射(she)(she)電(dian)(dian)(dian)鏡(jing)(jing)(jing)對(dui)樣品的損壞較小(xiao)。分辨率較大型電(dian)(dian)(dian)鏡(jing)(jing)(jing)低(di)(di)，1-2nm。由于采用(yong)(yong)低(di)(di)電(dian)(dian)(dian)壓，可以在一臺設備上整合(he)透(tou)(tou)射(she)(she)電(dian)(dian)(dian)鏡(jing)(jing)(jing)、掃(sao)描電(dian)(dian)(dian)鏡(jing)(jing)(jing)與(yu)掃(sao)描透(tou)(tou)射(she)(she)電(dian)(dian)(dian)鏡(jing)(jing)(jing)。

3、冷凍電鏡

冷凍(dong)電鏡(jing)（Cryo-microscopy）通常(chang)是在普通透射電鏡(jing)上加裝樣品(pin)冷凍(dong)設備(bei)，將樣品(pin)冷卻到液氮(dan)溫(wen)度(du)（77K），用(yong)于觀測蛋白、生物切片(pian)等對溫(wen)度(du)敏(min)感的(de)(de)(de)樣品(pin)。通過對樣品(pin)的(de)(de)(de)冷凍(dong)，可以(yi)降低電子束對樣品(pin)的(de)(de)(de)損傷，減小樣品(pin)的(de)(de)(de)形變，從而得(de)到更加真(zhen)實的(de)(de)(de)樣品(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

主要體現在樣(yang)品(pin)(pin)在電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)束(shu)光路中(zhong)的位(wei)置(zhi)不(bu)同(tong)。透(tou)射電(dian)(dian)鏡(jing)的樣(yang)品(pin)(pin)在電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)束(shu)中(zhong)間，電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)源在樣(yang)品(pin)(pin)上方發射電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)，經過聚光鏡(jing)，然后(hou)(hou)穿透(tou)樣(yang)品(pin)(pin)后(hou)(hou)，有后(hou)(hou)續的電(dian)(dian)磁透(tou)鏡(jing)繼(ji)續放大(da)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)光束(shu)，最后(hou)(hou)投影在熒光屏幕(mu)上;掃描電(dian)(dian)鏡(jing)的樣(yang)品(pin)(pin)在電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)束(shu)末端(duan)，電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)源在樣(yang)品(pin)(pin)上方發射的電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)束(shu)，經過幾級(ji)電(dian)(dian)磁透(tou)鏡(jing)縮小，到(dao)達樣(yang)品(pin)(pin)。當然后(hou)(hou)續的信號探側(ce)處理系(xi)統的結(jie)構(gou)也會不(bu)同(tong)，但從(cong)基(ji)本(ben)物(wu)理原理上講沒什(shen)么實質性差(cha)別(bie)。

2、基本工作原理

透射電(dian)鏡：電(dian)子(zi)束在穿過(guo)(guo)樣(yang)(yang)品(pin)(pin)時(shi)，會和樣(yang)(yang)品(pin)(pin)中的原子(zi)發生散(san)射，樣(yang)(yang)品(pin)(pin)上某(mou)一點(dian)同(tong)時(shi)穿過(guo)(guo)的電(dian)子(zi)方向是不(bu)同(tong)，這(zhe)樣(yang)(yang)品(pin)(pin)上的這(zhe)一點(dian)在物鏡1-2倍焦(jiao)距之(zhi)間，這(zhe)些(xie)電(dian)子(zi)通(tong)過(guo)(guo)過(guo)(guo)物鏡放(fang)大(da)后重新匯聚，形(xing)成(cheng)(cheng)該(gai)點(dian)一個(ge)(ge)放(fang)大(da)的實像(xiang)，這(zhe)個(ge)(ge)和凸透鏡成(cheng)(cheng)像(xiang)原理相同(tong)。這(zhe)里邊有(you)個(ge)(ge)反(fan)差形(xing)成(cheng)(cheng)機制理論比較深就不(bu)講(jiang)，但可以(yi)這(zhe)么想象，如果(guo)樣(yang)(yang)品(pin)(pin)內(nei)部(bu)是絕對均(jun)勻的物質，沒(mei)有(you)晶界，沒(mei)有(you)原子(zi)晶格結構，那么放(fang)大(da)的圖(tu)像(xiang)也(ye)不(bu)會有(you)任何反(fan)差，事實上這(zhe)種物質不(bu)存在，所以(yi)才會有(you)這(zhe)種儀器存在的理由。

掃(sao)描電(dian)鏡：電(dian)子(zi)(zi)(zi)束(shu)到(dao)達樣品(pin)，激發樣品(pin)中的二(er)次電(dian)子(zi)(zi)(zi)，二(er)次電(dian)子(zi)(zi)(zi)被探測器(qi)(qi)接收(shou)，通過信號(hao)處理并(bing)調(diao)(diao)制顯示器(qi)(qi)上一個(ge)(ge)像(xiang)素(su)發光(guang)(guang)，由于電(dian)子(zi)(zi)(zi)束(shu)斑直徑是納(na)米(mi)(mi)級別，而顯示器(qi)(qi)的像(xiang)素(su)是100微米(mi)(mi)以上，這(zhe)個(ge)(ge)100微米(mi)(mi)以上像(xiang)素(su)所發出的光(guang)(guang)，就代表樣品(pin)上被電(dian)子(zi)(zi)(zi)束(shu)激發的區域所發出的光(guang)(guang)。實(shi)現(xian)樣品(pin)上這(zhe)個(ge)(ge)物點的放大。如果讓(rang)電(dian)子(zi)(zi)(zi)束(shu)在樣品(pin)的一定區域做(zuo)光(guang)(guang)柵掃(sao)描，并(bing)且從幾何(he)排列上一一對(dui)應(ying)調(diao)(diao)制顯示器(qi)(qi)的像(xiang)素(su)的亮度，便(bian)實(shi)現(xian)這(zhe)個(ge)(ge)樣品(pin)區域的放大成像(xiang)。

3、對樣品要求

(1)掃描電鏡

SEM制樣(yang)對樣(yang)品的(de)厚度沒有特殊要求，可以采用切、磨、拋光或解理等方法將特定剖(pou)面(mian)呈現出來(lai)，從而(er)轉(zhuan)化為(wei)可以觀(guan)察的(de)表面(mian)。這樣(yang)的(de)表面(mian)如果(guo)直接觀(guan)察，看(kan)到的(de)只有表面(mian)加工損傷，一(yi)般要利用不同(tong)的(de)化學溶液進行擇優腐(fu)蝕(shi)(shi)，才能產生有利于(yu)觀(guan)察的(de)襯度。不過腐(fu)蝕(shi)(shi)會使樣(yang)品失去原結(jie)構的(de)部分真(zhen)實情(qing)況，同(tong)時引入部分人為(wei)的(de)干擾，對樣(yang)品中厚度極小的(de)薄層來(lai)說(shuo)，造成的(de)誤(wu)差更大。

(2)透射電鏡

由(you)于TEM得到的(de)(de)(de)(de)(de)顯微圖像的(de)(de)(de)(de)(de)質量(liang)強(qiang)烈依(yi)賴(lai)于樣(yang)品(pin)(pin)(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)厚度(du)(du)，因此樣(yang)品(pin)(pin)(pin)觀(guan)測(ce)(ce)部位要(yao)非常(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)薄(bo)，例如存(cun)儲器器件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)TEM樣(yang)品(pin)(pin)(pin)一(yi)般(ban)(ban)只能有10～100nm的(de)(de)(de)(de)(de)厚度(du)(du)，這給TEM制樣(yang)帶來(lai)很大的(de)(de)(de)(de)(de)難度(du)(du)。初(chu)學者在(zai)制樣(yang)過程中用手工(gong)或者機械控(kong)制磨(mo)制的(de)(de)(de)(de)(de)成品(pin)(pin)(pin)率不高，一(yi)旦過度(du)(du)削(xue)磨(mo)則使該樣(yang)品(pin)(pin)(pin)報(bao)廢。TEM制樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)另一(yi)個問題是觀(guan)測(ce)(ce)點的(de)(de)(de)(de)(de)定位，一(yi)般(ban)(ban)的(de)(de)(de)(de)(de)制樣(yang)只能獲得10mm量(liang)級的(de)(de)(de)(de)(de)薄(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)觀(guan)測(ce)(ce)范圍，這在(zai)需要(yao)精(jing)確定位分析的(de)(de)(de)(de)(de)時候，目標往往落在(zai)觀(guan)測(ce)(ce)范圍之外。目前比(bi)較理(li)想的(de)(de)(de)(de)(de)解決方(fang)法是通過聚焦(jiao)離子束刻(ke)蝕(shi)(FIB)來(lai)進(jin)行精(jing)細加工(gong)。