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)(dian)鏡（conventional TEM）一般采(cai)用80-300kV電(dian)(dian)(dian)子束加(jia)速(su)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)，不同型號(hao)對應不同的電(dian)(dian)(dian)子束加(jia)速(su)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)，其分(fen)辨率與電(dian)(dian)(dian)子束加(jia)速(su)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)相關，可達0.2-0.1nm，高(gao)端機型可實(shi)現(xian)原子級分(fen)辨。

2、低壓透射電鏡

低(di)壓(ya)小型透(tou)(tou)射電(dian)(dian)(dian)鏡（Low-Voltage electron microscope, LVEM）采用的電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)束加(jia)速(su)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)（5kV）遠低(di)于大(da)型透(tou)(tou)射電(dian)(dian)(dian)鏡。較低(di)的加(jia)速(su)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)會增強電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)束與樣品(pin)的作用強度，從(cong)而(er)使圖(tu)像襯度、對比度提升，尤其適(shi)合高分子(zi)(zi)、生物等樣品(pin)；同(tong)時(shi)，低(di)壓(ya)透(tou)(tou)射電(dian)(dian)(dian)鏡對樣品(pin)的損壞較小。分辨率較大(da)型電(dian)(dian)(dian)鏡低(di)，1-2nm。由(you)于采用低(di)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)，可以(yi)在(zai)一臺(tai)設備上整合透(tou)(tou)射電(dian)(dian)(dian)鏡、掃描電(dian)(dian)(dian)鏡與掃描透(tou)(tou)射電(dian)(dian)(dian)鏡。

3、冷凍電鏡

冷(leng)凍(dong)電(dian)(dian)鏡（Cryo-microscopy）通(tong)常(chang)是在普通(tong)透射電(dian)(dian)鏡上(shang)加(jia)裝樣(yang)品(pin)冷(leng)凍(dong)設(she)備，將樣(yang)品(pin)冷(leng)卻到液氮(dan)溫度（77K），用于(yu)觀測蛋(dan)白(bai)、生物(wu)切片等(deng)對(dui)(dui)溫度敏感的樣(yang)品(pin)。通(tong)過對(dui)(dui)樣(yang)品(pin)的冷(leng)凍(dong)，可以(yi)降低(di)電(dian)(dian)子束對(dui)(dui)樣(yang)品(pin)的損傷(shang)，減小樣(yang)品(pin)的形(xing)變(bian)，從而得(de)到更加(jia)真實的樣(yang)品(pin)形(xing)貌。

該圖片由注冊用戶"溫暖·生活家"提供，版權聲明反饋

二、掃描電鏡與透射電鏡的區別

1、結構差異

主要(yao)體現在(zai)(zai)(zai)樣(yang)(yang)(yang)品(pin)在(zai)(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)束(shu)光(guang)路(lu)中的(de)(de)(de)(de)位置不同(tong)。透射電(dian)(dian)(dian)(dian)鏡(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)樣(yang)(yang)(yang)品(pin)在(zai)(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)束(shu)中間，電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)源在(zai)(zai)(zai)樣(yang)(yang)(yang)品(pin)上方發(fa)射電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)，經(jing)過聚光(guang)鏡(jing)(jing)(jing)，然后穿透樣(yang)(yang)(yang)品(pin)后，有后續的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)透鏡(jing)(jing)(jing)繼續放大電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)光(guang)束(shu)，最(zui)后投影(ying)在(zai)(zai)(zai)熒光(guang)屏幕上;掃描電(dian)(dian)(dian)(dian)鏡(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)樣(yang)(yang)(yang)品(pin)在(zai)(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)束(shu)末端，電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)源在(zai)(zai)(zai)樣(yang)(yang)(yang)品(pin)上方發(fa)射的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)束(shu)，經(jing)過幾級電(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)透鏡(jing)(jing)(jing)縮小(xiao)，到達樣(yang)(yang)(yang)品(pin)。當(dang)然后續的(de)(de)(de)(de)信(xin)號探側(ce)處理系統的(de)(de)(de)(de)結構也(ye)會不同(tong)，但從(cong)基本物理原(yuan)理上講沒什么實質(zhi)性差別。

2、基本工作原理

透射電鏡：電子(zi)束在(zai)穿(chuan)過(guo)樣(yang)品時(shi)，會和(he)樣(yang)品中(zhong)的(de)(de)原(yuan)(yuan)子(zi)發生散射，樣(yang)品上(shang)某一點同(tong)時(shi)穿(chuan)過(guo)的(de)(de)電子(zi)方向(xiang)是不同(tong)，這(zhe)樣(yang)品上(shang)的(de)(de)這(zhe)一點在(zai)物(wu)鏡1-2倍焦距之間(jian)，這(zhe)些電子(zi)通過(guo)過(guo)物(wu)鏡放(fang)(fang)大后重新匯聚，形成(cheng)該點一個(ge)(ge)放(fang)(fang)大的(de)(de)實像(xiang)(xiang)，這(zhe)個(ge)(ge)和(he)凸透鏡成(cheng)像(xiang)(xiang)原(yuan)(yuan)理相同(tong)。這(zhe)里(li)邊(bian)有個(ge)(ge)反差形成(cheng)機制理論比較深就不講，但可以這(zhe)么(me)想象，如果樣(yang)品內部是絕(jue)對均勻的(de)(de)物(wu)質，沒(mei)有晶界，沒(mei)有原(yuan)(yuan)子(zi)晶格結構(gou)，那么(me)放(fang)(fang)大的(de)(de)圖像(xiang)(xiang)也(ye)不會有任何反差，事實上(shang)這(zhe)種物(wu)質不存(cun)(cun)在(zai)，所以才會有這(zhe)種儀(yi)器(qi)存(cun)(cun)在(zai)的(de)(de)理由。

掃描電鏡：電子束(shu)到達樣(yang)品(pin)(pin)，激(ji)發(fa)(fa)(fa)樣(yang)品(pin)(pin)中(zhong)的(de)(de)二次(ci)電子，二次(ci)電子被探(tan)測器接收，通過信號處理并調(diao)制顯示器上(shang)一個(ge)像素發(fa)(fa)(fa)光，由(you)于電子束(shu)斑直徑(jing)是納(na)米級別(bie)，而顯示器的(de)(de)像素是100微米以上(shang)，這(zhe)(zhe)個(ge)100微米以上(shang)像素所(suo)發(fa)(fa)(fa)出(chu)的(de)(de)光，就代(dai)表樣(yang)品(pin)(pin)上(shang)被電子束(shu)激(ji)發(fa)(fa)(fa)的(de)(de)區(qu)域(yu)所(suo)發(fa)(fa)(fa)出(chu)的(de)(de)光。實現(xian)樣(yang)品(pin)(pin)上(shang)這(zhe)(zhe)個(ge)物(wu)點的(de)(de)放大(da)。如果讓電子束(shu)在(zai)樣(yang)品(pin)(pin)的(de)(de)一定區(qu)域(yu)做光柵掃描，并且從幾(ji)何排(pai)列(lie)上(shang)一一對應調(diao)制顯示器的(de)(de)像素的(de)(de)亮度，便實現(xian)這(zhe)(zhe)個(ge)樣(yang)品(pin)(pin)區(qu)域(yu)的(de)(de)放大(da)成像。

3、對樣品要求

(1)掃描電鏡

SEM制樣(yang)(yang)對樣(yang)(yang)品的厚(hou)度(du)沒(mei)有特殊要(yao)求，可以采用切、磨、拋光(guang)或解理(li)等方法將特定(ding)剖(pou)面(mian)呈現出(chu)來，從而轉化為(wei)可以觀(guan)察(cha)的表面(mian)。這樣(yang)(yang)的表面(mian)如果直接觀(guan)察(cha)，看到(dao)的只有表面(mian)加工(gong)損傷，一般要(yao)利用不(bu)同的化學溶液進行(xing)擇優腐蝕，才能產生有利于(yu)觀(guan)察(cha)的襯度(du)。不(bu)過腐蝕會使樣(yang)(yang)品失去原結構的部分真實情況，同時引(yin)入部分人為(wei)的干擾(rao)，對樣(yang)(yang)品中厚(hou)度(du)極小的薄層來說，造成的誤差更大(da)。

(2)透射電鏡

由于TEM得(de)到的(de)顯微圖像的(de)質(zhi)量強(qiang)烈依賴(lai)于樣(yang)(yang)品的(de)厚度(du)，因此樣(yang)(yang)品觀測(ce)部位(wei)要非(fei)常的(de)薄(bo)，例如存儲器器件的(de)TEM樣(yang)(yang)品一(yi)(yi)般只(zhi)能有10～100nm的(de)厚度(du)，這給TEM制(zhi)(zhi)樣(yang)(yang)帶來很大的(de)難(nan)度(du)。初學者(zhe)在制(zhi)(zhi)樣(yang)(yang)過(guo)(guo)程中(zhong)用手工或者(zhe)機械(xie)控(kong)制(zhi)(zhi)磨制(zhi)(zhi)的(de)成(cheng)品率不高，一(yi)(yi)旦過(guo)(guo)度(du)削磨則使(shi)該樣(yang)(yang)品報(bao)廢。TEM制(zhi)(zhi)樣(yang)(yang)的(de)另一(yi)(yi)個問(wen)題是(shi)(shi)觀測(ce)點的(de)定位(wei)，一(yi)(yi)般的(de)制(zhi)(zhi)樣(yang)(yang)只(zhi)能獲得(de)10mm量級的(de)薄(bo)的(de)觀測(ce)范(fan)圍(wei)，這在需要精確定位(wei)分析的(de)時候，目標往往落在觀測(ce)范(fan)圍(wei)之外(wai)。目前(qian)比較(jiao)理想的(de)解決方(fang)法(fa)是(shi)(shi)通過(guo)(guo)聚焦離子束刻蝕(shi)(FIB)來進行精細加工。