TEM和SEM的异同比较分析以及环境扫描电镜场知识交流

sem和tem的原理SEM和TEM的原理，听起来有点高大上，其实没那么复杂。

想象一下，咱们平常生活中总是要看清楚一些细节，对吧？比如说，放大镜能帮我们看清蚂蚁的脚，哈哈，这就是一个小小的比喻。

电子显微镜就是用这种理念，把我们看世界的能力放大到极致。

SEM，扫描电子显微镜，听起来很复杂，其实它就像是一个超级相机，能把样品的表面拍得细致入微。

说白了，就是在“拍照”的时候，用电子束去扫描样品，像极了咱们拍照时的小心翼翼，生怕一眨眼就错过了精彩的瞬间。

然后是TEM，透射电子显微镜。

想象一下，如果说SEM是拍外表的照片，TEM就是透过物体，像是给你一个“X光”视角。

它把电子束打透样品，然后把经过的电子再接收过来，形成影像。

就像你把透视图画在纸上，里面的每一层都能清晰可见，真是神奇得让人咋舌。

用这些显微镜，咱们能看到的细节，简直比你的手机屏幕还要清楚，谁能想到这些微小的结构，竟然能有如此大的威力！这俩工具在科学界的地位可不是一般的高，简直是不可或缺的“神器”。

无论是材料科学，还是生物学，甚至是纳米技术，都是要靠它们来“揭秘”的。

拿个材料科学来说，想要了解金属的内部结构，SEM和TEM就像是侦探，帮助研究者们找到“罪犯”。

这些小小的原子和分子，它们的行为、排列，统统都在显微镜下暴露无遗。

真是太有意思了，仿佛在解密一部复杂的侦探小说。

不过，显微镜的使用可不是说拿来就能用的，里面的技巧可不少。

你得调节好电压，控制好真空，调得不对，图像模糊得像在雾里行走，真让人抓狂。

说白了，这就像做菜，火候没掌握好，最后的结果可真是千差万别。

反正你得多实践，慢慢才能得心应手，最终拍出完美的“照片”。

在这些显微镜下，科学家们能够看到细胞里的各种小结构，比如细胞核、线粒体等等，简直像打开了新世界的大门。

每一个细胞，都是个神秘的宇宙，里面的奥秘让人惊叹不已。

更别提那些小到几纳米的颗粒，像是拿着放大镜在看星星，越看越迷人。

每一个细节都像是上天精心安排的，不得不让人感慨，科学真的是无穷无尽的探索旅程。

扫描电镜和透射电镜的区别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只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想我们拍的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。

透射电镜、扫描电镜和电子探针微区成分分析技术等以电子束为照明源的分析仪器，都是利用电子与物质的交互作用所产生的各种信息来揭示物质的形貌、结构和成分弹性(相干)散射：原子核的正电荷对电子的吸引作用所致，电子改变方向，能量无变化。

(相干)散射波在结晶物质中可以产生相干干涉——电子衍射。

非弹性(非相干)散射：原子核及核外电子与入射电子相互作用，有能量损失，产生连续X射线谱、特征X射线谱、俄歇电子、二次电子、阴极荧光等。

要利用TEM分析材料的显微组织，首先需要制备对电子束“透明”的样品，电子束穿透固体样品的能力，主要取决于加速电压U(电子能量E)和样品原子序数Z，一般U越高、Z越低，电子穿透的厚度越大。

对电子束聚焦成像的装置——电子透镜改变透镜电流，改变f，改变放大倍数电磁透镜具有景深大、焦点长的特点：景深大: 观察粗糙表面很有利，立体感强。

焦点长: 对图像的观察记录带来方便. 荧光屏上清晰的像, 在荧光屏下的照相底片记录的像也是清晰的。

透射电镜主要由三部分组成：电子光学系统、真空系统、电源系统。

真空系统作用：防止电子束与气体分子碰撞而改变运动轨迹；防止灯丝(W丝)氧化；减少样品污染；防止电极间的高压放电(保证电子枪中电极间的绝缘)。

制样技术①复型技术（只能提供有关表面形貌的资料）塑料一级复型、碳一级复型、萃取复型②薄膜样品的制备（研究材料内部结构和晶体缺陷）切片、机械研磨或化学抛光、双喷电解或离子束轰击减薄③粉末样品的制备电子衍射与X射线衍射的比较电子衍射与X射线衍射在几何原理上有许多类同之处，均应用布拉格方程、倒易点阵、厄瓦尔德球及结构因子来讨论、分析衍射图像，二者所得到的晶体衍射花样在几何特征上也大致相似。

不同点：①显微图像与微区晶体结构分析相结合由于电子束可以聚焦，人们可借助借助于TEM显微图像，在放大几十万倍的情况下，选择小至微纳米的微区或单个晶粒进行晶体结构分析。

②电子的散射比X射线大物质对电子的散射比对X射线大得多(10 ~10倍)，因此电子在物质中的穿透深度比X射线小得多，参与衍射的仅为表面的几十个原子层，故特别适用于表面和薄膜的晶体结构研究。

重庆大学材料现代测试分析技术总结（材料学院研究生用）电子衍射部分1、电子衍射与X射线衍射相比：相同点：电镜中的电子衍射,其衍射几何与X射线完全相同,都遵循布拉格方程所规定的衍射条件和几何关系. 衍射方向可以由厄瓦尔德球(反射球)作图求出.因此,许多问题可用与X射线衍射相类似的方法处理.电子衍射优点：电子衍射能在同一试样上将形貌观察与结构分析结合起来。

电子波长短，单晶的电子衍射花样婉如晶体的倒易点阵的一个二维截面在底片上放大投影，从底片上的电子衍射花样可以直观地辨认出一些晶体的结构和有关取向关系，使晶体结构的研究比X射线简单。

物质对电子散射主要是核散射，因此散射强，约为X射线一万倍，曝光时间短。

电子衍射缺点：电子衍射强度有时几乎与透射束相当，以致两者产生交互作用，使电子衍射花样，特别是强度分析变得复杂，不能象X射线那样从测量衍射强度来广泛的测定结构。

此外，散射强度高导致电子透射能力有限，要求试样薄，这就使试样制备工作较X射线复杂；在精度方面也远比X射线低。

2、电子衍射花样的分类：1）斑点花样：平行入射束与单晶作用产生斑点状花样；主要用于确定第二相、孪晶、有序化、调幅结构、取向关系、成象衍射条件；2）菊池线花样：平行入射束经单晶非弹性散射失去很少能量，随之又遭到弹性散射而产生线状花样；主要用于衬度分析、结构分析、相变分析以及晶体的精确取向、布拉格位置偏移矢量、电子波长的测定等；3）会聚束花样：会聚束与单晶作用产生盘、线状花样；可以用来确定晶体试样的厚度、强度分布、取向、点群、空间群以及晶体缺陷等。

扫描电子显微镜1、透射电镜的成像——电子束穿过样品后获得样品衬度的信号（电子束强度），利用电磁透镜（三级）放大成像。

扫描电镜成像原理——利用细聚焦电子束在样品表面扫描时激发出来的各种物理信号来调制成像的。

2、扫描电镜的特点分辨本领较高。

二次电子像分辨本领可达1.0nm(场发射), 3.0nm (钨灯丝)；放大倍数变化范围大（从几十倍到几十万倍），且连续可调；图像景深大，富有立体感。

3个角度读懂SEM和TEM区别及15个常见测试问题1、结构差异：主要体现在样品在电子束光路中的位置不同。

透射电镜的样品在电子束中间，电子源在样品上方发射电子，经过聚光镜，然后穿透样品后，有后续的电磁透镜继续放大电子光束，最后投影在荧光屏幕上；扫描电镜的样品在电子束末端，电子源在样品上方发射的电子束，经过几级电磁透镜缩小，到达样品。

当然后续的信号探测处理系统的结构也会不同，但从基本物理原理上讲没什么实质性差别。

相同之处：都是电真空设备，使用绝大部分部件原理相同，例如电子枪，磁透镜，各种控制原理，消象散，合轴等等。

2、基本工作原理：透射电镜：电子束在穿过样品时，会和样品中的原子发生散射，样品上某一点同时穿过的电子方向是不同，这样品上的这一点在物镜1-2倍焦距之间，这些电子通过过物镜放大后重新汇聚，形成该点一个放大的实像，这个和凸透镜成像原理相同。

这里边有个反差形成机制理论比较深就不讲，但可以这么想象，如果样品内部是绝对均匀的物质，没有晶界，没有原子晶格结构，那么放大的图像也不会有任何反差，事实上这种物质不存在，所以才会有这种牛逼仪器存在的理由。

经过物镜放大的像进一步经过几级中间磁透镜的放大（具体需要几级基本上是由电子束亮度决定的,如果亮度无限大，最终由阿贝瑞利的光学仪器分辨率公式决定），最后投影在荧光屏上成像。

由于透射电镜物镜焦距很短，也因此具有很小的像差系数，所以透射电镜具有非常高的空间分辨率，0.1-0.2nm，但景深比较小，对样品表面形貌不敏感，主要观察样品内部结构。

扫描电镜：电子束到达样品，激发样品中的二次电子，二次电子被探测器接收，通过信号处理并调制显示器上一个像素发光，由于电子束斑直径是纳米级别，而显示器的像素是100微米以上，这个100微米以上像素所发出的光，就代表样品上被电子束激发的区域所发出的光。

实现样品上这个物点的放大。

如果让电子束在样品的一定区域做光栅扫描，并且从几何排列上一一对应调制显示器的像素的亮度，便实现这个样品区域的放大成像。

扫描电镜SEM&透射电镜TEM简介1. 光学显微镜以可见光为介质，电子显微镜以电子束为介质，由于电子束波长远较可见光小，故电子显微镜分辨率远比光学显微镜高。

光学显微镜放大倍率最高只有约1500倍，扫描式显微镜可放大到10000倍以上。

2. 根据de Broglie波动理论，电子的波长仅与加速电压有关：λe=h / mv= h / (2qmV)1/2=12.2 / (V)1/2 (Å)在 10 KV 的加速电压之下，电子的波长仅为0.12Å，远低于可见光的4000 - 7000Å，所以电子显微镜分辨率自然比光学显微镜优越许多，但是扫描式电子显微镜的电子束直径大多在50-100Å之间，电子与原子核的弹性散射 (Elastic Scattering) 与非弹性散射(Inelastic Scattering) 的反应体积又会比原有的电子束直径增大，因此一般穿透式电子显微镜的分辨率比扫描式电子显微镜高。

3. 扫描式显微镜有一重要特色是具有超大的景深(depth of field)，约为光学显微镜的300倍，使得扫描式显微镜比光学显微镜更适合观察表面起伏程度较大的样品。

4. 扫描式电子显微镜，其系统设计由上而下，由电子枪 (Electron Gun) 发射电子束，经过一组磁透镜聚焦 (Condenser Lens) 聚焦后，用遮蔽孔径 (Condenser Aperture) 选择电子束的尺寸(Beam Size)后，通过一组控制电子束的扫描线圈，再透过物镜 (Objective Lens) 聚焦，打在样品上，在样品的上侧装有讯号接收器，用以择取二次电子 (Secondary Electron) 或背向散射电子 (Backscattered Electron) 成像。

5. 电子枪的必要特性是亮度要高、电子能量散布 (Energy Spread) 要小，目前常用的种类计有三种，钨(W)灯丝、六硼化镧(LaB6)灯丝、场发射 (Field Emission)，不同的灯丝在电子源大小、电流量、电流稳定度及电子源寿命等均有差异。

TEM和SEM的异同比较分析以及环境扫描电镜，场发射电镜（包括冷场和热场）与传统电镜相比较的技术特点和应用。

1、TEM和SEM的工作原理不同之处有哪些？透射电镜是以电子束透过样品经过聚焦与放大后所产生的物像，投射到荧光屏上或照相底片上进行观察。

透射电镜的分辨率为0.1～0.2nm，放大倍数为几万～几百万倍。

由于电子易散射或被物体吸收，故穿透力低，必须制备更薄的超薄切片(通常为5 0～100nm),其制备过程与石蜡切片相似，但要求极严格。

要在机体死亡后的数分钟钓取材，组织块要小(1立方毫米以内)，常用戊二醛和饿酸进行双重固定树脂包埋,用特制的超薄切片机(ultramicrotome)切成超薄切片，再经醋酸铀和柠檬酸铅等进行电子染色。

电子束投射到样品时，可随组织构成成分的密度不同而发生相应的电子发射，如电子束投射到质量大的结构时，电子被散射的多，因此投射到荧光屏上的电子少而呈暗像，电子照片上则呈黑色，称电子密度高(electron dense)，反之，则称为电子密度低(electron lucent)。

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。

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10nm以下时，电子可以传过样品，波的振幅变化可以忽略，成像来自于相位的变化。

SEM 的工作原理是用一束极细的电子束扫描样品，在样品表面激发出次级电子，次级电子的多少与电子束入射角有关，也就是说与样品的表面结构有关，次级电子由探测体收集，并在那里被闪烁器转变为光信号，再经光电倍增管和放大器转变为电信号来控制荧光屏上电子束的强度，显示出与电子束同步的扫描图像。

电子显微镜与扫描电子显微镜电子显微镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM）是利用电子束来对样品进行成像的一种显微镜。

它可以突破光学显微镜的分辨率限制，使得观察到的细微结构更加清晰和精细。

而扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）则是一种利用电子束来扫描样品表面并获取高分辨率图像的显微镜。

电子显微镜是通过将电子束通过透镜系统聚焦到极小的焦点，然后穿过样品并被投影到接收器上，从而观察样品内部的结构。

因为电子的波长比可见光短得多，所以电子显微镜的分辨率比光学显微镜高出数千倍，能够观察到更小尺度的细节。

在电子显微镜中，样品需要被切成极薄的薄片以使电子能够穿透，这也是电子显微镜的一个局限性，不能观察到完整的三维结构。

相比之下，扫描电子显微镜则是通过将电子束在样品表面上进行扫描来获取图像。

SEM能够提供高分辨率的表面拓扑图像，可以观察到样品表面的形貌、结构和成分。

SEM的分辨率通常在纳米级别，适用于对表面形貌和微观结构的观察。

与TEM不同的是，SEM不需要对样品进行薄片处理，对样品的准备要求相对简单，因此更为广泛应用。

除了可以观察样品的表面结构，扫描电子显微镜还可以通过不同的探测器来获取样品的化学成分信息。

例如，通过能谱仪（EDS）可以对样品进行化学成分分析，从而了解样品中各种元素的含量及分布。

而透射电子显微镜通常通过选区电子衍射技术（SAED）来对晶体结构进行分析。

总的来说，电子显微镜与扫描电子显微镜都是现代科学研究中不可或缺的工具，它们的高分辨率、高清晰度和高增强率为科学家们提供了研究微观世界的有效手段。

无论是在材料科学、生命科学、纳米技术还是其他领域，电子显微镜和扫描电子显微镜都扮演着重要的角色，推动着科学研究的进步和发展。

1.做TEM测试时样品的厚度最厚是多少 ?TEM的样品厚度最好小于100nm，太厚了电子束不易透过，分析效果不好。

2.请问样品的的穿晶断裂和沿晶断裂在SEM图片上有各有什么明显的特征？在SEM图片中，沿晶断裂可以清楚地看到裂纹是沿着晶界展开，且晶粒晶界明显；穿晶断裂则是裂纹在晶粒中展开，晶粒晶界都较模糊。

3.做TEM测试时样品有什么要求？很简单，只要不含水分就行。

如果样品为溶液，则样品需要滴在一定的基板上（如玻璃），然后干燥，再喷碳就可以了。

如果样品本身导电就无需喷碳。

4.水溶液中的纳米粒子如何做TEM？透射电镜样品必须在高真空中下检测，水溶液中的纳米粒子不能直接测。

一般用一个微栅或铜网，把样品捞起来，然后放在样品预抽器中，烘干即可放入电镜里面测试。

如果样品的尺寸很小，只有几个纳米，选用无孔的碳膜来捞样品即可。

5.粉末状样品怎么做TEM？扫描电镜测试中粉末样品的制备多采用双面胶干法制样，和选用合适的溶液超声波湿法制样。

分散剂在扫描电镜的样品制备中效果并不明显，有时会带来相反的作用，如干燥时析晶等。

6.EDS与XPS测试时采样深度的差别？XPS采样深度为2-5nm，我想知道EDS采样深度大约1um.7.能谱，有的叫EDS，也有的叫EDX，到底哪个更合适一些？能谱的全称是：Energy-dispersive X-ray spectroscopy国际标准化术语:EDS-能谱仪EDX-能谱学8.TEM用铜网的孔洞尺寸多大？捞粉体常用的有碳支持膜和小孔微栅，小孔微栅上其实也有一层超薄的碳膜。

拍高分辨的，试样的厚度最好要控制在 20 nm以下，所以一般直径小于20nm的粉体才直接捞，颗粒再大的话最好是包埋后离子减薄。

9.在透射电镜上观察到纳米晶,在纳米晶的周围有非晶态的区域,我想对非晶态的区域升温或者给予一定的电压(电流),使其发生变化, 原位观察起变化情况？用原子力显微镜应该可以解决这个问题。

10.Mg-Al合金怎么做SEM，二次电子的？这种样品的正确测法应该是先抛光，再腐蚀。

SEM和TEM各自的优缺点和使用条件姓名: 谭伟学号：2012221113100150SEM:即扫描电子显微镜，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。

SEM的优点:(一) 能够直接观察样品表面的结构，样品的尺寸可大至120mm ×80mm×50mm。

(二) 样品制备过程简单，不用切成薄片。

(三) 样品可以在样品室中作三度空间的平移和旋转，因此，可以从各种角度对样品进行观察。

(四) 景深大，图象富有立体感。

扫描电镜的景深较光学显微镜大几百倍，比透射电镜大几十倍。

(五) 图象的放大范围广，分辨率也比较高。

可放大十几倍到几十万倍，它基本上包括了从放大镜、光学显微镜直到透射电镜的放大范围。

分辨率介于光学显微镜与透射电镜之间，可达3nm。

(六) 电子束对样品的损伤与污染程度较小。

(七) 在观察形貌的同时，还可利用从样品发出的其他信号作微区成分分析。

SEM的缺点：①异常反差。

由于荷电效应，二次电子发射受到不规则影响，造成图像一部分异常亮，另一部分变暗。

②图像畸形。

由于静电场作用使电子束被不规则地偏转，结果造成图像畸变或出现阶段差。

③图像漂移。

由于静电场作用使电子束不规则偏移引起图像的漂移。

④亮点与亮线。

带电样品常常发生不规则放电，结果图像中出现不规则的亮点和亮线。

TEM:即透射电子显微镜，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0.2微米、光学显微镜下无法看清的结构，又称“亚显微结构”。

tem和sem的异同比较分析以及环境扫描电镜场TEM和SEM是两种非常重要的显微镜，使得我们可以观察到细小的物质结构，为材料和生物领域的研究带来了重大的科学发现。

本文将对TEM和SEM进行异同比较分析，并介绍环境扫描电镜（ESEM）的应用。

TEM是透射电子显微镜的缩写，它使用高能量的电子束通过样品，得到样品的透射图像。

TEM可以提供非常高的分辨率，能够观察到样品的原子结构和晶格缺陷。

但是，使用TEM需要非常薄的样品，并且需要进行复杂的制备过程。

此外，TEM只能观察非常小的区域，不能提供样品的全局信息。

ESEM是环境扫描电镜的缩写，可以更好地观察到湿润或不导电的样品。

传统的SEM需要将样品制成真空状态下观察。

而ESEM可以在大气或其他气体环境下观察样品，这可以避免样品干燥或变形。

此外，ESEM的电子束可以与样品进行相互作用，从而可以观察到样品的微观结构。

ESEM是传统SEM和TEM之间的一种有效补充。

总的来说，TEM和SEM在观察样品的不同方面都有其独特的优势。

TEM可以提供高分辨率，观察小尺寸的结构，而SEM可以观察到较大的样品表面结构。

ESEM可以在环境下观察样品，并提供微观结构信息。

在样品分析中，选择合适的显微镜取决于需要观察的样品结构类型和分辨率要求。

环境扫描电镜场是ESEM的一个重要应用。

通过控制环境扫描电镜场的条件，可以观察到不同条件下样品的微观结构和形貌。

例如，在不同湿度和气体环境下观察样品，可以探索化学反应、催化作用、生物体的适应性和生长等问题。

环境扫描电镜场可以提供对复杂和多变环境下样品形貌和结构的深入理解，有助于更好地理解自然界和人类工程领域中的许多问题。

利用SEM和TEM对材料的结构及性质进行分析SEM和TEM（扫描电子显微镜和透射电子显微镜）是常用的材料表征手段，它们能够对材料的结构和性质进行分析。

SEM可以观察样品表面，获取其形貌特征、表面结构以及化学成分等信息。

TEM则可以进一步深入了解材料内部的微观结构。

本文将介绍SEM和TEM的基本工作原理，并针对不同类型的材料及其应用领域，给出相应的SEM和TEM实验分析方法。

一、SEM的基本原理及应用领域SEM基于在真空中加速和聚焦电子束，利用样品表面散射出的次级电子、反射电子和自发发射电子等信号，重建样品的表面形貌和元素成分信息。

SEM最主要的应用领域在于表面形貌和尺寸的定量分析。

根据SEM得到的成像和分析结果，可以判断材料表面是否均匀、平滑，以及样品是否存在微观缺陷、粒径大小等信息。

此外，SEM还可以用于以下领域：1. 材料学：研究材料表面形貌、晶体结构、成分和物相等信息。

2. 生物学：观察细胞、细胞器等生物样品的形态结构和尺寸。

3. 环境保护：观察污染物和大气颗粒的形态和来源等信息。

二、TEM的基本原理及应用领域TEM能够直接观察材料的微观结构和晶体学信息，是研究材料内部结构的重要手段。

TEM利用真空中加速电子束，通过材料薄片并产生衍射等效应，获得材料的内部微观结构、成分、晶体结构等信息。

TEM可以进行晶体缺陷结构、衍射图案、晶体成分等多方面分析，可以从微观层面分析材料的物理特性、材料相的演变以及材料制备中的过程控制等问题。

TEM的应用领域主要包括：1. 材料学：TEM可用于探究材料的微观结构，表征分子、晶体、纳米颗粒等。

2. 生物学：TEM可观察细胞、细胞器以及蛋白质、病毒等生物样品的微观形态和结构。

3. 化学：TEM观察材料的微观结构和化学反应的过程。

三、SEM和TEM的实验分析方法1. SEM实验分析方法对于金属、陶瓷、半导体等高导电性材料，可以直接对其表面进行SEM观察。

而对于生物、碳材料等非导体材料，则需要采用金属喷镀或碳喷膜覆盖的方法，增加样品表面的电导率。

摘要：简要介绍了扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）两种当前主要的电子显微分析工具在存储器器件分析过程中的应用，讨论了它们各自的适用范围以及测量精度，指出两者的有机结合可以得到比较全面的分析结果。

关键词：扫描电子显微镜；透射电子显微镜；栅氧化层中图分类号：TN16；TP333. 5 文献标识码： A 文章编号：1003-353X(2004)05-0068-041 引言在半导体制造过程中，为了对质量进行监控或者进行可靠性分析，需要对集成电路芯片的形貌进行剖析。

半导体存储器的分析是IC芯片分析中一个有代表性的例子。

由于存储器是规则结构，每个存储单元的电路和版图都是完全重复一致的，比较容易设计，因而它一般都是作为先进工艺技术开发的先导产品。

存储器的分析研究对集成电路的技术发展起着重要的作用。

存储器器件的显微分析最初使用的工具是光学显微镜，其过低的分辨率已经不适应当代超大规模集成电路的分析需求，扫描电子显微镜（SEM）已成为器件结构分析的重要手段。

但是现代半导体制造工艺正在飞速发展，深亚微米器件已经投入量产，器件的薄膜厚度最薄只有几个纳米。

对于这些器件的分析，必须采用更高分辨率的显微镜来观察，于是透射电子显微镜（TEM）[1]越来越多地参与到存储器器件的制造和分析过程。

这两种电镜分析构成了当今电子显微分析的主要手段。

2 制样电子显微分析的对象一般是芯片的某个特定部位以及它的周围区域，因此需要对检测的半导体芯片进行预处理，从而制备出可以观察的样品。

在存储器器件结构分析和集成电路工艺诊断中，常用的观察范围是与IC芯片表面正交的截面（垂直剖面），因为垂直剖面可提供各工艺层间的相互关系和由边缘和接触所产生的台阶形状的信息。

SEM制样对样品的厚度没有特殊要求，可以采用切、磨、抛光或解理等方法将特定剖面呈现出来，从而转化为可以观察的表面。

这样的表面如果直接观察，看到的只有表面加工损伤，一般要利用不同的化学溶液进行择优腐蚀，才能产生有利于观察的衬度。

SEM和TEM的原理和应用SEM（扫描电子显微镜）的原理和应用SEM是一种常用的表面形貌观察和分析手段，它利用高能电子束与样品进行相互作用，通过对电子信号的检测和处理，获得样品的表面形貌信息。

SEM具有分辨率高、深度大、成像快速、易于操作等特点，广泛应用于材料科学、生物学、纳米技术等领域。

原理SEM的原理基于电子束与样品的相互作用。

当高能电子束穿过样品或与样品表面相互作用时，会引起样品中的电子发射。

根据电子的不同特性，SEM主要基于以下几种相互作用机制：1.原子核散射：电子与样品的原子核发生散射，由于原子核比电子重得多，所以电子的运动方向发生突变。

通过检测和分析散射电子，可以得到样品表面的形貌信息。

2.透射：电子束穿过样品而不被散射，这种情况下样品会出现透明区域。

通过比较透明和非透明区域的信号差异，可以获得样品的表面形貌和组成信息。

3.次级电子发射：当电子束与样品相互作用时，会引发次级电子从样品表面发射。

次级电子的发射数量与样品表面的形貌有关，通过检测并收集次级电子，可以得到样品表面的形貌信息。

应用SEM广泛应用于材料科学、生物学、纳米技术等领域，具体应用如下：•材料科学：SEM可以观察和分析材料的表面形貌、颗粒大小分布、晶体结构等信息，对材料性能、制备工艺等进行研究和优化。

•生物学：SEM可用于观察生物样品的细胞结构、细胞表面形态、纤维结构等。

在生物医学研究中，SEM对细胞、组织和器官的形态特征进行表征，为病理学和生物医学研究提供重要的科学依据。

•纳米技术：SEM具有较高的分辨率，可以观察纳米尺度下的材料表面形貌、纳米颗粒的形态、分布和组装等。

在纳米科技领域，SEM是研究纳米材料和纳米结构的重要手段。

TEM（透射电子显微镜）的原理和应用TEM是一种利用电子束与样品相互作用，观察和分析样品内部结构的显微镜。

相比于SEM，TEM能够提供更高的分辨率和更丰富的样品信息，对于分析样品的晶体结构、纳米尺度的材料性质等具有重要意义。

光学显微镜、TEM、SEM成像原理比较（转自海龙小站）已有8646 次阅读2007-10-10 08:24 |个人分类:催化网络转贴（一）、透射电子显微镜1、基本原理在光学显微镜下无法看清小于0.2µm的细微结构，这些结构称为亚显微结构（submicroscopic structures）或超微结构（ultramicroscopic structures；ultrastructures）。

要想看清这些结构，就必须选择波长更短的光源，以提高显微镜的分辨率。

1932年Ruska发明了以电子束为光源的透射电子显微镜（transmission electron microscope，TEM），电子束的波长要比可见光和紫外光短得多，并且电子束的波长与发射电子束的电压平方根成反比，也就是说电压越高波长越短。

目前TEM的分辨力可达0.2nm。

电子显微镜（图2-12）与光学显微镜的成像原理基本一样，所不同的是前者用电子束作光源，用电磁场作透镜。

另外，由于电子束的穿透力很弱，因此用于电镜的标本须制成厚度约50nm左右的超薄切片。

这种切片需要用超薄切片机（ultramicrotome）制作。

电子显微镜的放大倍数最高可达近百万倍、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。

表2-2不同光源的波长名称可见光紫外光X射线α射线电子束0.1Kv 10Kv波长（nm）390~760 13~390 0.05~13 0.005~1 0.123 0.0122图2-12 JEM-1011透射电子显微镜光学显微镜、TEM、SEM成像原理比较（二）、扫描电子显微镜图2-17 JEOL扫描电子显微镜扫描电子显微镜（scanning electron microscope，SEM，图2-17、18、19）于20世纪60年代问世，用来观察标本的表面结构。

其工作原理是用一束极细的电子束扫描样品，在样品表面激发出次级电子，次级电子的多少与电子束入射角有关，也就是说与样品的表面结构有关，次级电子由探测体收集，并在那里被闪烁器转变为光信号，再经光电倍增管和放大器转变为电信号来控制荧光屏上电子束的强度，显示出与电子束同步的扫描图像。

漫谈化工材料研究用的显微镜—SEM、TEM、AFM、STM陈老师（哲博检测，浙大国家大学科技园，Emal: ceshi@）化工材料的检测常常用到各种显微镜，如SEM、TEM、AFM、STM。

它们作用相近，却各有特点，灵活运用才能为材料的检测作出最大的贡献。

本文以散文形式漫谈了几种显微镜的原理、用途。

SEM：利用二次电子成像，表面5－10 nm的表层形貌像，最高分辨率目前是0.4 nm TEM：利用透射电子成像，样品的结构，形貌，同时可以观察倒易空间衍射花样，对于物质结构的解释有直观的优势。

并通过倾转得到的系列衍射花样，推知未知晶体结构。

最高分辨率0.5 A。

STM：利用隧穿电流的变化，得到样品表面原子级分辨像。

光学显微镜、TEM、SEM成像原理比较HRTEM和STM有本质区别的STM是表面局域电子态，和内部结构并无大关系TEM是晶格整体对电子的衍射，实际样品都有一定厚，高阶衍射和多次衍射束都有影响，样品厚度过大的话（几十个nm）就很难得到高分辨像了。

另外，样品的晶轴转向也很有讲究，否则得到的高分辨像实际是一定角度的投影，晶格常数就不匹配了。

我们这里在F30上一般不做diffraction pattern，因为有损坏CCD的危险。

拍出高分辨来做FFT就可以了。

比如，TEM观察主要是针对生物材料的内部超微结构；SEM和AFM观察是针对生物材料的表面形貌。

但是，SEM的景深比AFM的大，所以图像的立体效果好，但是对于纳米级的结构分辨不好（这个有时也要看仪器性能），而AFM的景深小，图像的立体感和反差不如SEM，但是对于纳米级的结构解析度好。

此外，AFM的制样简单，但观察比较费时间。

你做的是纳米材料，具体用哪个技术还需要你自己根据研究的内容来决定。

我仅是从生物材料的角度来分析这几种技术，回答的并不全面，还望有更多的朋友来帮你。

权此在这里抛砖引玉吧。

SEM扫描电镜可以观察物体的表面形貌,也可用于做成分的定性和半定量分析TEM透射电镜样品需要做成薄片,可用于观察内部显微结构,也可用于选区电子衍射等,也可用于成分分析,而且TEM的倍数要比SEM大得多，TEM很多用于观察纳米级别的试样STM 扫描隧道显微镜原子级，高分辨similar with AFM原子力显微镜（AFM ）的原理是利用针尖与样品表面原子间的微弱作用力来作为反馈信号，维持针尖——样品间作用力恒定，同时针尖在样品表面扫描，从而得知样品表面的高低起伏。