現(xiàn)如今，具有高分辨率的透射電子顯微鏡(TEM)和掃描電鏡(SEM)在材料分析研究中的應(yīng)用日趨廣泛，已經(jīng)成為現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室中一種不可或缺的研究晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分的綜合儀器。透射電子顯微鏡常用于觀察普通顯微鏡不能分辨的細(xì)微物質(zhì)結(jié)構(gòu)，掃描電子顯微鏡主要用于觀察固體表面的形貌。有時(shí)，將兩者有機(jī)結(jié)合可以得到比較全面的材料分析結(jié)果。下面將從多方面比較，細(xì)數(shù)掃描電鏡和透射電鏡的區(qū)別。

一、分析信號(hào)

掃描電鏡

掃描電子顯微鏡的制造是依據(jù)電子與物質(zhì)的相互作用。當(dāng)一束高能的入射電子轟擊物質(zhì)表面時(shí)，被激發(fā)的區(qū)域?qū)a(chǎn)生二次電子、俄歇電子、特征x射線和連續(xù)譜X射線、背散射電子、透射電子，以及在可見、紫外、紅外光區(qū)域產(chǎn)生的電磁輻射。同時(shí)，也可產(chǎn)生電子-空穴對(duì)、晶格振動(dòng)（聲子）、電子振蕩（等離子體）。原則上講，利用電子和物質(zhì)的相互作用，可以獲取被測(cè)樣品本身的各種物理、化學(xué)性質(zhì)的信息，如形貌、組成、晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和內(nèi)部電場(chǎng)或磁場(chǎng)等等。掃描電子顯微鏡正是根據(jù)上述不同信息產(chǎn)生的機(jī)理，采用不同的信息檢測(cè)器，使選擇檢測(cè)得以實(shí)現(xiàn)。如對(duì)二次電子、背散射電子的采集，可得到有關(guān)物質(zhì)微觀形貌的信息；對(duì)X射線的采集，可得到物質(zhì)化學(xué)成分的信息。

透射電鏡

根據(jù)德布羅意（De Broglie,20世紀(jì)法國科學(xué)家）提出的運(yùn)動(dòng)的微觀粒子具有波粒二象性的觀點(diǎn)，電子束流也具有波動(dòng)性，而且電子波的波長比可見光要短得多（例如200千伏加速電壓下電子波波長為0.00251納米），顯然，如果用電子束作光源制成的顯微鏡將具有比光學(xué)顯微鏡高得多的分辨能力。更重要的是，由于電子在電場(chǎng)中會(huì)受到電場(chǎng)力運(yùn)動(dòng)，以及運(yùn)動(dòng)的電子在磁場(chǎng)中會(huì)受到洛倫茲力的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這使得使用科學(xué)手段使電子束聚焦和成像成為可能。

二、結(jié)構(gòu)

掃描電鏡

1．鏡筒

鏡筒包括電子槍、聚光鏡、物鏡及掃描系統(tǒng)。其作用是產(chǎn)生很細(xì)的電子束(直徑約幾個(gè)nm)，并且使該電子束在樣品表面掃描，同時(shí)激發(fā)出各種信號(hào)。

2．電子信號(hào)的收集與處理系統(tǒng)

在樣品室中，掃描電子束與樣品發(fā)生相互作用后產(chǎn)生多種信號(hào)，其中包括二次電子、背散射電子、X射線、吸收電子、俄歇(Auger)電子等。在上述信號(hào)中，最主要的是二次電子，它是被入射電子所激發(fā)出來的樣品原子中的外層電子，產(chǎn)生于樣品表面以下幾nm至幾十nm的區(qū)域，其產(chǎn)生率主要取決于樣品的形貌和成分。通常所說的掃描電鏡像指的就是二次電子像，它是研究樣品表面形貌的最有用的電子信號(hào)。檢測(cè)二次電子的檢測(cè)器的探頭是一個(gè)閃爍體，當(dāng)電子打到閃爍體上時(shí)，就在其中產(chǎn)生光，這種光被光導(dǎo)管傳送到光電倍增管，光信號(hào)即被轉(zhuǎn)變成電流信號(hào)，再經(jīng)前置放大及視頻放大，電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)，最后被送到顯像管的柵極。

3．電子信號(hào)的顯示與記錄系統(tǒng)

掃描電鏡的圖象顯示在陰極射線管(顯像管)上，并由照相機(jī)拍照記錄。顯像管有兩個(gè)，一個(gè)用來觀察，分辨率較低，是長余輝的管子；另一個(gè)用來照相記錄，分辨率較高，是短余輝的管子

4．真空系統(tǒng)及電源系統(tǒng)

掃描電鏡的真空系統(tǒng)由機(jī)械泵與油擴(kuò)散泵組成，其作用是使鏡筒內(nèi)達(dá)到10的真空度。

電源系統(tǒng)供給各部件所需的特定的電源。

透射電鏡

1．電子光學(xué)部分

整個(gè)電子光學(xué)部分完全置于鏡筒之內(nèi)，自上而下順序排列著電子槍、聚光鏡、樣品室、 物鏡、中間鏡、投影鏡、觀察室、熒光屏、照相機(jī)構(gòu)等裝置。根據(jù)這些裝置的功能不同又可將電子光學(xué)部分分為照明系統(tǒng)、樣品室、成像系統(tǒng)及圖像觀察和記錄系統(tǒng)。

(1)照明系統(tǒng)

照明系統(tǒng)由電子槍、聚光鏡和相應(yīng)的平移對(duì)中及傾斜調(diào)節(jié)裝置組成。它的作用是為成像系統(tǒng)提供一束亮度高、相干性好的照明光源。為滿足暗場(chǎng)成像的需要照明電子束可在2-3度范圍內(nèi)傾斜。

①電子槍

它由陰極、柵極和陽極構(gòu)成。在真空中通電加熱后使從陰極發(fā)射的電子獲得較高的動(dòng)能形成定向高速電子流。

②聚光鏡

聚光鏡的作用是會(huì)聚從電子槍發(fā)射出來的電子束，控制照明孔徑角、電流密度和光斑尺寸。

(2)樣品室