TEM和SEM的异同比较分析以及环境扫描电镜场知识交流.pdf

TEM和SEM的异同比较分析以及环境扫描电镜,场发射电
镜与传统电镜相比较的技术特点和应用

xrd是x射线衍射，可以分析物相，SEM是扫描电

镜，主要是观察显微组织，TEM是透射电镜，主要观察超限微结构。AES

是指能谱，主要分析浓度分布。STM扫描隧道显微镜，也是观察超微结构

的。AFM是原子力显微镜，主要是观察表面形貌用的。

TEM:

透射电子显微镜（英语：Transmissionelectronmicroscope，缩写TEM），简

称透射电镜，是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上，电子与

样品中的原子碰撞而改变方向，从而产生立体角散射。散射角的大小与样

品的密度、厚度相关，因此可以形成明暗不同的影像。通常，透射电子显

微镜的分辨率为0.1～0.2nm，放大倍数为几万～百万倍，用于观察超微结

构，即小于0.2μm、光学显微镜下无法看清的结构，又称“亚显微结构”。

TEM是德国科学家Ruskahe和Knoll在前人Garbor和Busch的基础上于1932

年发明的。

编辑本段成像原理透射电子显微镜的成像原理可分为三种情况：
吸收像：当电子射到质量、密度大的样品时，主要的成相作用是散射作用。

样品上质量厚度大的地方对电子的散射角大，通过的电子较少，像的亮度

较暗。早期的透射电子显微镜都是基于这种原理TEM透射电镜

。衍射像：电子束被样品衍射后，样品不同位置的衍射波振幅分布对应

于样品中晶体各部分不同的衍射能力，当出现晶体缺陷时，缺陷部分的衍

射能力与完整区域不同，从而使衍射钵的振幅分布不均匀，反映出晶体缺

陷的分布。相位像：当样品薄至100A以下时，电子可以穿过样品，波的

振幅变化可以忽略，成像来自于相位的变化。

编辑本段组件电子枪：发射电子，由阴极、栅极、阳极组成。阴极管发射

的电子通过栅极上的小孔形成射线束，经阳极电压加速后射向聚光镜，起

到对电子束加速、加压的作用。聚光镜：将电子束聚集，可用于控制照

明强度和孔径角。样品室：放置待观察的样品，并装有倾转台，用以改

变试样的角度，还有装配加热

、冷却等设备。物镜：为放大率很高的短距透镜，作用是放大电子像。

物镜是决定透射电子显微镜分辨能力和成像质量的关键。中间镜：为可

变倍的弱透镜，作用是对电子像进行二次放大。通过调节中间镜的电流，

可选择物体的像或电子衍射图来进行放大。透射镜：为高倍的强透镜，

用来放大中间像后在荧光屏上成像。此外还有二级真空泵来对样品室抽

真空、照相装置用以记录影像。

编辑本段应用透射电子显微镜在材料科学、生物学上应用较多。由于电子

易散射或被物体吸收，故穿透力低，样品的密度、厚度等都会影响到最后
的成像质量，必须制备更薄的超薄切片，通常为50～100nm。所以用透

射电子显微镜观察时的样品需要处理得很薄。常

用的方法有：超薄切片法、冷冻超薄切片法、冷冻蚀刻法、冷冻断裂法等。

对于液体样品，通常是挂预处理过的铜网上进行观察。

编辑本段特点以电子束作光源，电磁场作透镜。电子束波长与加速电压(通

常50~120KV)的平方根成反比。

由电子照明系统、电磁透镜成像系统、真空系统、记录系统、电源系统等

5部分构成。

分辨力0.2nm，放大倍数可达百万倍。

TEM分析技术是以波长极短的电子束作照明源，用电磁透镜聚焦成像的一

种高分辨率（1nm）、高放大倍数的电子光学分析技术；

用电镜（包括TEM）进行样品分析时，通常有两个目的：一个是获得高倍

放大倍数的电子图像，另一个是得到电子衍射花样；

TEM常用于研究纳米材料的结晶情况，观察纳米粒子的形貌、分散情况及

测量和评估纳米粒子的粒径。是常用的纳米复合材料微观结构的表征技术

之一。
SEM:

扫描电子显微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

是1965年发明的较现代的细胞生物学研究工具，主要是利用二次电子信

号成像来观察样品的表面形态，即用极狭窄的电子束去扫描样品，通过电

子束与样品的相互作用产生各种效应，其中主要是样品的二次电子发射。

二次电子能够产生样品表面放大的形貌像，这个像是在样品被扫描时按时

序建立起来的，即使用逐点成像的方法获得放大像。