一、透視電子顯微鏡的分類

1、大型透射電鏡

大型透射電鏡（conventional TEM）一般采用80-300kV電子束加速電壓，不同型號(hào)對(duì)應(yīng)不同的電子束加速電壓，其分辨率與電子束加速電壓相關(guān)，可達(dá)0.2-0.1nm，高端機(jī)型可實(shí)現(xiàn)原子級(jí)分辨。

2、低壓透射電鏡

低壓小型透射電鏡（Low-Voltage electron microscope, LVEM）采用的電子束加速電壓（5kV）遠(yuǎn)低于大型透射電鏡。較低的加速電壓會(huì)增強(qiáng)電子束與樣品的作用強(qiáng)度，從而使圖像襯度、對(duì)比度提升，尤其適合高分子、生物等樣品；同時(shí)，低壓透射電鏡對(duì)樣品的損壞較小。分辨率較大型電鏡低，1-2nm。由于采用低電壓，可以在一臺(tái)設(shè)備上整合透射電鏡、掃描電鏡與掃描透射電鏡。

3、冷凍電鏡

冷凍電鏡（Cryo-microscopy）通常是在普通透射電鏡上加裝樣品冷凍設(shè)備，將樣品冷卻到液氮溫度（77K），用于觀測(cè)蛋白、生物切片等對(duì)溫度敏感的樣品。通過(guò)對(duì)樣品的冷凍，可以降低電子束對(duì)樣品的損傷，減小樣品的形變，從而得到更加真實(shí)的樣品形貌。

二、掃描電鏡與透射電鏡的區(qū)別

1、結(jié)構(gòu)差異

主要體現(xiàn)在樣品在電子束光路中的位置不同。透射電鏡的樣品在電子束中間，電子源在樣品上方發(fā)射電子，經(jīng)過(guò)聚光鏡，然后穿透樣品后，有后續(xù)的電磁透鏡繼續(xù)放大電子光束，最后投影在熒光屏幕上;掃描電鏡的樣品在電子束末端，電子源在樣品上方發(fā)射的電子束，經(jīng)過(guò)幾級(jí)電磁透鏡縮小，到達(dá)樣品。當(dāng)然后續(xù)的信號(hào)探側(cè)處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也會(huì)不同，但從基本物理原理上講沒什么實(shí)質(zhì)性差別。

2、基本工作原理

透射電鏡：電子束在穿過(guò)樣品時(shí)，會(huì)和樣品中的原子發(fā)生散射，樣品上某一點(diǎn)同時(shí)穿過(guò)的電子方向是不同，這樣品上的這一點(diǎn)在物鏡1-2倍焦距之間，這些電子通過(guò)過(guò)物鏡放大后重新匯聚，形成該點(diǎn)一個(gè)放大的實(shí)像，這個(gè)和凸透鏡成像原理相同。這里邊有個(gè)反差形成機(jī)制理論比較深就不講，但可以這么想象，如果樣品內(nèi)部是絕對(duì)均勻的物質(zhì)，沒有晶界，沒有原子晶格結(jié)構(gòu)，那么放大的圖像也不會(huì)有任何反差，事實(shí)上這種物質(zhì)不存在，所以才會(huì)有這種儀器存在的理由。

掃描電鏡：電子束到達(dá)樣品，激發(fā)樣品中的二次電子，二次電子被探測(cè)器接收，通過(guò)信號(hào)處理并調(diào)制顯示器上一個(gè)像素發(fā)光，由于電子束斑直徑是納米級(jí)別，而顯示器的像素是100微米以上，這個(gè)100微米以上像素所發(fā)出的光，就代表樣品上被電子束激發(fā)的區(qū)域所發(fā)出的光。實(shí)現(xiàn)樣品上這個(gè)物點(diǎn)的放大。如果讓電子束在樣品的一定區(qū)域做光柵掃描，并且從幾何排列上一一對(duì)應(yīng)調(diào)制顯示器的像素的亮度，便實(shí)現(xiàn)這個(gè)樣品區(qū)域的放大成像。

3、對(duì)樣品要求

(1)掃描電鏡

SEM制樣對(duì)樣品的厚度沒有特殊要求，可以采用切、磨、拋光或解理等方法將特定剖面呈現(xiàn)出來(lái)，從而轉(zhuǎn)化為可以觀察的表面。這樣的表面如果直接觀察，看到的只有表面加工損傷，一般要利用不同的化學(xué)溶液進(jìn)行擇優(yōu)腐蝕，才能產(chǎn)生有利于觀察的襯度。不過(guò)腐蝕會(huì)使樣品失去原結(jié)構(gòu)的部分真實(shí)情況，同時(shí)引入部分人為的干擾，對(duì)樣品中厚度極小的薄層來(lái)說(shuō)，造成的誤差更大。

(2)透射電鏡

由于TEM得到的顯微圖像的質(zhì)量強(qiáng)烈依賴于樣品的厚度，因此樣品觀測(cè)部位要非常的薄，例如存儲(chǔ)器器件的TEM樣品一般只能有10～100nm的厚度，這給TEM制樣帶來(lái)很大的難度。初學(xué)者在制樣過(guò)程中用手工或者機(jī)械控制磨制的成品率不高，一旦過(guò)度削磨則使該樣品報(bào)廢。TEM制樣的另一個(gè)問題是觀測(cè)點(diǎn)的定位，一般的制樣只能獲得10mm量級(jí)的薄的觀測(cè)范圍，這在需要精確定位分析的時(shí)候，目標(biāo)往往落在觀測(cè)范圍之外。目前比較理想的解決方法是通過(guò)聚焦離子束刻蝕(FIB)來(lái)進(jìn)行精細(xì)加工。