一、透視電子顯微鏡的分類

1、大型透射電鏡

大(da)型透射電(dian)(dian)鏡（conventional TEM）一般(ban)采用(yong)80-300kV電(dian)(dian)子(zi)束(shu)(shu)加(jia)速電(dian)(dian)壓，不同型號對應(ying)不同的電(dian)(dian)子(zi)束(shu)(shu)加(jia)速電(dian)(dian)壓，其分辨(bian)率(lv)與電(dian)(dian)子(zi)束(shu)(shu)加(jia)速電(dian)(dian)壓相關，可達0.2-0.1nm，高(gao)端機型可實現(xian)原子(zi)級分辨(bian)。

2、低壓透射電鏡

低(di)(di)(di)壓(ya)(ya)小型透(tou)射電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)鏡（Low-Voltage electron microscope, LVEM）采(cai)用(yong)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)束加(jia)速電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)（5kV）遠(yuan)低(di)(di)(di)于(yu)(yu)大(da)型透(tou)射電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)鏡。較低(di)(di)(di)的(de)加(jia)速電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)會增強電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)束與樣品的(de)作(zuo)用(yong)強度(du)，從而使(shi)圖像襯度(du)、對比(bi)度(du)提(ti)升，尤其適(shi)合高(gao)分子(zi)、生物等(deng)樣品；同時，低(di)(di)(di)壓(ya)(ya)透(tou)射電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)鏡對樣品的(de)損壞較小。分辨(bian)率較大(da)型電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)鏡低(di)(di)(di)，1-2nm。由于(yu)(yu)采(cai)用(yong)低(di)(di)(di)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)，可以在(zai)一臺設備(bei)上整合透(tou)射電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)鏡、掃(sao)描電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)鏡與掃(sao)描透(tou)射電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)鏡。

3、冷凍電鏡

冷(leng)(leng)凍(dong)電鏡（Cryo-microscopy）通常是在普通透射電鏡上(shang)加裝樣品(pin)(pin)冷(leng)(leng)凍(dong)設備，將樣品(pin)(pin)冷(leng)(leng)卻到液(ye)氮溫(wen)度(du)（77K），用(yong)于觀測(ce)蛋(dan)白、生物切片等對溫(wen)度(du)敏感的樣品(pin)(pin)。通過對樣品(pin)(pin)的冷(leng)(leng)凍(dong)，可以降低電子(zi)束對樣品(pin)(pin)的損傷(shang)，減小樣品(pin)(pin)的形變，從而得(de)到更加真實的樣品(pin)(pin)形貌(mao)。

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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)在電(dian)子(zi)(zi)(zi)束光路(lu)中的(de)(de)(de)位置不(bu)同。透(tou)射(she)電(dian)鏡(jing)的(de)(de)(de)樣(yang)品(pin)在電(dian)子(zi)(zi)(zi)束中間，電(dian)子(zi)(zi)(zi)源在樣(yang)品(pin)上方(fang)發射(she)電(dian)子(zi)(zi)(zi)，經過聚(ju)光鏡(jing)，然后(hou)穿透(tou)樣(yang)品(pin)后(hou)，有后(hou)續的(de)(de)(de)電(dian)磁透(tou)鏡(jing)繼續放(fang)大電(dian)子(zi)(zi)(zi)光束，最(zui)后(hou)投(tou)影在熒光屏(ping)幕上;掃描電(dian)鏡(jing)的(de)(de)(de)樣(yang)品(pin)在電(dian)子(zi)(zi)(zi)束末(mo)端，電(dian)子(zi)(zi)(zi)源在樣(yang)品(pin)上方(fang)發射(she)的(de)(de)(de)電(dian)子(zi)(zi)(zi)束，經過幾級電(dian)磁透(tou)鏡(jing)縮小(xiao)，到(dao)達樣(yang)品(pin)。當然后(hou)續的(de)(de)(de)信(xin)號探側處理系統的(de)(de)(de)結構也會不(bu)同，但從基本物(wu)理原(yuan)理上講沒什么實質性(xing)差(cha)別。

2、基本工作原理

透射電(dian)鏡(jing)：電(dian)子束在(zai)穿過樣(yang)品(pin)時，會和(he)樣(yang)品(pin)中(zhong)的原(yuan)(yuan)子發生(sheng)散射，樣(yang)品(pin)上某一點(dian)同時穿過的電(dian)子方向是不同，這(zhe)(zhe)樣(yang)品(pin)上的這(zhe)(zhe)一點(dian)在(zai)物鏡(jing)1-2倍焦(jiao)距之間，這(zhe)(zhe)些電(dian)子通過過物鏡(jing)放大后重新匯(hui)聚，形(xing)成該點(dian)一個(ge)放大的實像，這(zhe)(zhe)個(ge)和(he)凸透鏡(jing)成像原(yuan)(yuan)理相(xiang)同。這(zhe)(zhe)里邊有個(ge)反(fan)差形(xing)成機制理論比較深就不講(jiang)，但可(ke)以這(zhe)(zhe)么想象，如果樣(yang)品(pin)內(nei)部是絕對均勻的物質(zhi)(zhi)，沒有晶(jing)界，沒有原(yuan)(yuan)子晶(jing)格(ge)結(jie)構(gou)，那么放大的圖像也不會有任何反(fan)差，事(shi)實上這(zhe)(zhe)種物質(zhi)(zhi)不存在(zai)，所(suo)以才會有這(zhe)(zhe)種儀器存在(zai)的理由。

掃描電(dian)(dian)鏡：電(dian)(dian)子束到達(da)樣(yang)品(pin)(pin)(pin)，激(ji)發(fa)樣(yang)品(pin)(pin)(pin)中(zhong)的(de)(de)二次電(dian)(dian)子，二次電(dian)(dian)子被(bei)探測器(qi)(qi)接(jie)收，通過(guo)信號(hao)處理并調制顯示(shi)器(qi)(qi)上(shang)(shang)(shang)一個像(xiang)素發(fa)光，由于電(dian)(dian)子束斑直(zhi)徑(jing)是納(na)米(mi)級別(bie)，而顯示(shi)器(qi)(qi)的(de)(de)像(xiang)素是100微米(mi)以(yi)上(shang)(shang)(shang)，這(zhe)個100微米(mi)以(yi)上(shang)(shang)(shang)像(xiang)素所(suo)發(fa)出(chu)的(de)(de)光，就(jiu)代(dai)表樣(yang)品(pin)(pin)(pin)上(shang)(shang)(shang)被(bei)電(dian)(dian)子束激(ji)發(fa)的(de)(de)區域所(suo)發(fa)出(chu)的(de)(de)光。實(shi)現(xian)樣(yang)品(pin)(pin)(pin)上(shang)(shang)(shang)這(zhe)個物點的(de)(de)放大(da)。如果讓電(dian)(dian)子束在樣(yang)品(pin)(pin)(pin)的(de)(de)一定區域做光柵掃描，并且從幾(ji)何(he)排列上(shang)(shang)(shang)一一對應(ying)調制顯示(shi)器(qi)(qi)的(de)(de)像(xiang)素的(de)(de)亮(liang)度，便實(shi)現(xian)這(zhe)個樣(yang)品(pin)(pin)(pin)區域的(de)(de)放大(da)成像(xiang)。

3、對樣品要求

(1)掃描電鏡

SEM制樣對樣品的(de)(de)(de)(de)厚度沒有(you)特殊要(yao)求(qiu)，可以采用(yong)切、磨(mo)、拋光或(huo)解理等方法將特定剖面(mian)(mian)呈(cheng)現出(chu)來，從而轉(zhuan)化(hua)為(wei)可以觀察的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)。這(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)如果直接觀察，看(kan)到的(de)(de)(de)(de)只有(you)表(biao)(biao)面(mian)(mian)加工損傷(shang)，一(yi)般(ban)要(yao)利(li)用(yong)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)化(hua)學溶液進行擇優腐(fu)蝕，才能產生有(you)利(li)于觀察的(de)(de)(de)(de)襯度。不(bu)過(guo)腐(fu)蝕會使樣品失(shi)去原(yuan)結構(gou)的(de)(de)(de)(de)部分(fen)真實情況，同(tong)時引(yin)入部分(fen)人為(wei)的(de)(de)(de)(de)干擾，對樣品中厚度極(ji)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)薄層來說(shuo)，造成的(de)(de)(de)(de)誤差更大。

(2)透射電鏡

由(you)于TEM得到的(de)(de)(de)(de)顯(xian)微圖像(xiang)的(de)(de)(de)(de)質量強(qiang)烈依(yi)賴(lai)于樣(yang)品(pin)的(de)(de)(de)(de)厚度(du)(du)，因此樣(yang)品(pin)觀測(ce)部位(wei)要(yao)非常的(de)(de)(de)(de)薄，例如存儲器器件的(de)(de)(de)(de)TEM樣(yang)品(pin)一(yi)般只能有10～100nm的(de)(de)(de)(de)厚度(du)(du)，這(zhe)給TEM制樣(yang)帶來(lai)很大(da)的(de)(de)(de)(de)難度(du)(du)。初學者在(zai)制樣(yang)過(guo)程中用(yong)手工(gong)或者機械(xie)控制磨(mo)制的(de)(de)(de)(de)成品(pin)率(lv)不高，一(yi)旦過(guo)度(du)(du)削磨(mo)則使(shi)該樣(yang)品(pin)報廢。TEM制樣(yang)的(de)(de)(de)(de)另一(yi)個問題是觀測(ce)點(dian)的(de)(de)(de)(de)定位(wei)，一(yi)般的(de)(de)(de)(de)制樣(yang)只能獲得10mm量級的(de)(de)(de)(de)薄的(de)(de)(de)(de)觀測(ce)范圍(wei)，這(zhe)在(zai)需要(yao)精確定位(wei)分析的(de)(de)(de)(de)時候，目標往(wang)往(wang)落在(zai)觀測(ce)范圍(wei)之外。目前比(bi)較理想(xiang)的(de)(de)(de)(de)解(jie)決方法是通過(guo)聚焦離子束(shu)刻蝕(FIB)來(lai)進行精細(xi)加工(gong)。