扫描电镜SEM和透射电镜TEM的区别（分析信号及结构）

通俗的说，扫描电镜是相当与对物体的照相，得到的是表面的，只是表面的立体三维的图象。

因为扫描的原理是“感知”那些物提被电子束攻击后发出的此级电子，而透射电竟就相当于普通显微镜，是用波长更短的电子束替代了会发生衍射的可见光，从而实现了显微，是二维的图象。会看到表面的图象的同时也看到内层物质。

就像我们拍的 X光片似的，内脏骨骼什么的都重叠着显现出来。

总结就是透射虽然能看见内部但是不立体，扫描立体但是不能看见内部，只局限与表面。

最后写论文的时候就用了扫描电镜的图，你说看主要做形貌，凡是需要看物质表面形貌的，都可以用扫描电镜，不过要要注意扫描电镜目前分辨率，看看能否达到实验要求。

两种测试手段的适用情况凡是需要看物质表面形貌的，都可以用扫描电镜， 不过最好的扫描电镜目前分辨率在 0.5~1nm 左右。如果需要进一步观察表面形貌， 需要使用扫描探针显微镜 SPM(AFM， STM).如果需要对物质内部晶体或者原子结构进行了解，需要使用 TEM. 例如钢铁材料的晶格缺陷 , 细胞内部的组织变化。当然很多时候对于nm 材料的形搜索态也使用 TEM观察。区别扫描电镜观察的是样品表面的形态，而透射电镜是观察样品结构形态的。

一般情况下， 透射电镜放大倍数更大，真空要求也更高。扫描电镜可以看比较“大”的样品，最大可以达到直径 200mm以上，高度 80mm左右，而透射电镜的样品只能放在直径3mm左右的铜网上进行观察。

一、分析信号

(1)扫描电镜

扫描电子显微镜的制造是依据电子与物质的相互作用。

当一束高能的入射电子轰击物质表面时，被激发的区域将产生二次电子、俄歇电子、特征 x 射线和连续谱 X射线、 背散射电子、透射电子，以及在可见、紫外、红外光区域产生的电磁辐射。同时，也可产生电子空穴对、晶格振动(声子) 、电子振荡(等离子体) 。原则上讲，利用电子和物质的相互作用，可以获取被测样品本身的各种物理、化学性质的信息，如形貌、组成、晶体结构、电子结构和内部电场或磁场等等。

扫描电子显微镜正是根据上述不同信息产生的机理，采用不同的信息检测器， 使选择检测得以实现。如对二次电子、背散射电子的采集， 可得到有关物质微观形貌的信息;对X 射线的采集，可得到物质化学成分的信息。

(2)透射电镜

根据德布罗意 (De Broglie,20 世纪法国科学家) 提出的运动的微观粒子具有波粒二象性的观点， 电子束流也具有波动性，而且电子波的波长比可见光要短得多(例如 200 千伏加速 电压下电子波波长为0.00251 纳米)，显然，如果用电子束作光源制成的显微镜将具有比光学显微镜高得多的分辨能力。 更重要的是， 由于电子在电场中会受到电场力运动，以及运动的电子在磁场中会受到洛伦兹力的作用而发生偏转，这使得使用科学手段使电子束聚焦和成像成为可能。

二、 结构

(1)扫描电镜

1.镜筒

镜筒包括电子枪、聚光镜、物镜及扫描系统。其作用是产生很细的电子束

( 直径约几个nm)，并且使该电子束在样品表面扫描，同时激发出各种信号。

2.电子信号的收集与处理系统

在样品室中， 扫描电子束与样品发生相互作用后产生多种信号，其中包括二次电子、 背散射电子、 X 射线、吸收电子、俄歇(Auger) 电子等。在上述信号中，最主要的是二次电子，它是被入射电子所激发出来的样品原子中的外层电子，产生于样品表面以下几nm至几十 nm的区域， 其产生率主要取决于样品的形貌和成分。 通常所说的扫描电镜像指的就是二次电子像，它是研究样品表面形貌的最有用的电子信号。检测二次电子的检测器的探头是一个闪烁体，当电子打到闪烁体上时，就在其中产生光，这种光被光导管传送到光电倍增管，光信号即被转变成电流信号，再经前置放大及视频放大，电流信号转变成电压信号，最后被送到显像管的栅极。

3.电子信号的显示与记录系统

扫描电镜的图象显示在阴极射线管(显像管 ) 上，并由照相机拍照记录。显像管有两个，一个用来观察，分辨率较低，是长余辉的管子;另一个用来照相记录，分辨率较高，是短余辉的管子

4.真空系统及电源系统

扫描电镜的真空系统由机械泵与油扩散泵组成，其作用是使镜筒内达到10 的真空度。电源系统供给各部件所需的特定的电源。

(2)透射电镜

1.电子光学部分

整个电子光学部分完全置于镜筒之内，自上而下顺序排列着电子枪、 聚光镜、样品室、 物镜、中间镜、投影镜、观察室、荧光屏、照相机构等装置。根据这些装置的功能不同又可将电子光学部分分为照明系统、样品室、成像系统及图像观察和记录系统。

(1)照明系统

照明系统由电子枪、 聚光镜和相应的平移对中及倾斜调节装置组成。

它的作用是为成像，系统提供一束亮度高、相干性好的照明光源。 为满足暗场成像的需要照明电子束可在2-3 度范围内倾斜。

①电子枪

它由阴极、 栅极和阳极构成。 在真空中通电加热后使从阴极发射的电子获得较高的动能形成定向高速电子流。

②聚光镜

聚光镜的作用是会聚从电子枪发射出来的电子束，控制照明孔径角、 电流密度和光斑尺寸。

(2)样品室

样品室中有样品杆、样品杯及样品台。

(3)成像系统

成像系统一般由物镜、中间镜和投影镜组成。物镜的分辨本领决定了电镜的分辨本领，中间镜和投影镜的作用是将来自物镜的图像进一步放大。

(4)图像观察与记录系统

该系统由荧光屏、照相机、数据显示等组成

2.真空系统

真空系统由机械泵、 油扩散泵、 换向阀门、真空测量仪奉及真空管道组成。

它的作用是排除镜筒内气体，使镜筒真空度至少要在托以上。如果真空度低的话，电子与气体分子之间的碰撞引起散射而影响衬度，还会使电子栅极与阳极间高压电离导致极间放电，残余的气 体还会腐蚀灯丝，污染样品。

3.供电控制系统

加速电压和透镜磁电流不稳定将会产生严重的色差及降低电镜的分辨本领， 所以加速电压和透镜电流的稳定度是衡量电镜性能好坏的一个重要标准。

透射电镜的电路主要由高压直流电源、 透镜励磁电源、偏转器线圈电源、 电子枪灯丝加热电源，以及真空系统控制电路、真空泵电源、照相驱动装置及自动曝光电路等部分组成。另外，许多高性能的电镜上还装备有扫描附件、能谱议、电子能量损失谱等仪器 。

科学指南针为您提供材料测试,主要业务范围包括XPS,普通XRD,透射电子显微镜TEM,全自动比表面及孔隙度分析BET等测试。

免责声明：部分文章整合自网络，因内容庞杂无法联系到全部作者，如有侵权，请联系删除，我们会在第一时间予以答复，万分感谢。