扫描电镜与透射电镜

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。

透射电镜和扫描电镜的区别它们都是用来研究物质结构的仪器，只是两者所采用的物质不同，扫描电镜是通过光学系统把被观察的样品放大并拍摄下来。

透射电镜主要用于测定透明样品表面形貌结构和成分的显微照相和放大观察，在有机化学、生物学、医药学、材料科学等领域有广泛的应用。

目前，扫描电子显微镜已被广泛应用于地质、冶金、机械、生物、化工、农业、环境保护及材料科学等各个领域，获得了丰富的宝贵资料。

而扫描电镜是一种能把物体各个表面的形态特征（例如，晶粒大小、比表面积、空隙率等），以图像方式直接记录下来的仪器，它能对试样作三维空间中任意位置的无接触式成像，具有高效、灵敏、能量低、景深大等优点。

透射电子显微镜最重要的应用就是在材料科学上，它是材料科学家用以研究材料表面和内部组织结构、成分的手段。

由于它是从表面对材料内部进行研究，因此可以直接观察到与表面有关的许多表面现象，如表面吸附、表面增减、表面缺陷等。

透射电子显微镜除了做透射电镜观察之外，还可以配上透射电镜样品台做扫描电镜观察，也可以通过加一些附件做成冷加工电镜，还可以通过样品制备后进行电镀做成扫描电镜，更可以用同步辐射源做成扫描电镜等等。

因为使用场合不同，设备选型不同，一般是根据研究需要进行选择，所以价格也会不同，还有可能是厂家竞争的原因。

另外，国内常见的扫描电镜和透射电镜的区别是：国内的透射电镜比较便宜，可以说是非常便宜，一般几千元的都很普遍，好点的机器就比如汉能的1万多元一台。

当然这个跟国内的成本控制有关，国外的仪器由于成本控制严格，因此在国内不容易买到，也算是一个小遗憾吧。

透射电镜是完全消耗显微镜物料的，基本上就是贵在哪里。

而扫描电镜不同，是能节省大量的显微镜物料的。

国产的扫描电镜，一般都是国外进口二手，或者回收仪器。

目前国内的二手仪器质量越来越差，甚至用了才不到2年。

这跟国内的厂家售后服务没做好有很大关系。

目前大陆在电镜方面稍微好点的公司，有个北京莱伯泰科，浙江中核，台湾艾尼克斯，在国内也算是排名靠前的。

透射电镜和扫描电镜的区别扫描电镜和透射电镜的区别在于。

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。

透射电镜扫描电镜观察样品相关标准
透射电镜和扫描电镜在观察样品时，对样品有不同的要求：
透射电镜的样品需要非常薄，一般在nm之间，而且必须用铜网支撑，铜网的孔径约有数十微米。

样品需要干燥后才可用于观察，并且必须具有导电性。

对于非导电性的物质，需要在样品表面镀金属层，一般需要厚度为10nm左右，以防止荷电现象并减轻由电子束引起的样品表面损伤。

扫描电镜在满足观察的情况下，样品尽量小为宜，要求样品干净、干燥、不发光、不发热、磁性弱而且导电。

对于粉末样品，可设法将其分散在附有支持膜（如火棉胶膜、微栅膜、超薄炭膜）的铜网上，铜网及火棉胶膜对粉末样品起支撑、承载和黏附作用。

以上内容仅供参考，如需更专业全面的信息，建议查阅电镜相关的书籍或咨询电镜领域的专家。

扫描电镜和透射电镜的原理1. 简介嘿，朋友们！今天咱们聊聊两种神奇的显微镜：扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）。

这两位显微镜界的大咖就像两位超级英雄，各有各的绝技，帮助科学家们揭开微观世界的神秘面纱。

听起来是不是很酷？嘿嘿，别着急，慢慢来，咱们先来个大概念的扫盲。

2. 扫描电镜（SEM）2.1 工作原理好，先说说扫描电镜吧。

这家伙的工作原理就像在玩“扫雷”游戏。

你知道的，它用的是一束高能电子，咔咔咔地“扫”过样品表面。

当这束电子击中样品时，样品会发出二次电子、背散射电子等信号。

接着，扫描电镜就像一位认真负责的侦探，通过这些信号来重建样品的表面图像。

是不是感觉它特别像个“高科技侦探”？2.2 图像特点而且，扫描电镜的图像可不是随随便便的，它可以让我们看到样品表面的微观细节，像个“放大镜”一样。

想象一下，细菌、细胞、纳米材料，这些平时肉眼根本看不见的东西，在它面前都变得清晰可见，简直是微观界的“明星”！更有趣的是，它还可以提供三维图像，给人一种身临其境的感觉。

哇，真是太神奇了！3. 透射电镜（TEM）3.1 工作原理说完扫描电镜，咱们来看看透射电镜。

这位“超级英雄”可是更为强大。

透射电镜的工作原理就像是在观察电影放映一样。

它把电子束打进样品，样品像幕布一样，电子在穿透过程中被样品的内部结构散射。

透过样品后的电子，再被收集起来，形成高分辨率的图像，简直就像在揭开层层面纱，让我们看到样品的“真面目”！3.2 应用领域透射电镜的分辨率非常高，可以达到原子级别的观察，真是让人叹为观止。

用它可以研究材料的微观结构，分析晶体缺陷，甚至观察生物样品的超微结构。

你能想象吗？在透射电镜下，一根头发的内部结构都能看得一清二楚，真是细致入微，简直让人不敢相信自己的眼睛！4. 比较与总结4.1 优缺点现在，咱们来聊聊这两位英雄的优缺点。

扫描电镜虽然不能像透射电镜那样观察到内部结构，但它在样品制备上要简单得多，很多时候只需把样品直接放进来就好。

扫描电镜和透射电镜的异同化学化工学院 15级应用化学 1032011523043 张文强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。

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。

电镜技术在生物医学研究中的应用电镜技术是现代生物学研究中不可或缺的一项技术，它通过观察细胞内结构和超微结构的变化来理解生命现象的基本机制。

本文将介绍电镜技术在生物医学研究中的应用。

一、扫描电镜在生物医学研究中的应用扫描电镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）是通过扫描样品表面来获取确定位点的高分辨率图像的技术。

它具有三维图像清晰、分辨率高、表面形貌细节丰富、观察样品不需切片等优点。

在生物医学研究中，SEM应用广泛。

例如，可以使用SEM来研究骨骼生物学。

骨骼是由组织和细胞构成的，并且是活生生的组织。

SEM可以对骨骼细胞、骨基质和矿物类成分进行观察，从细胞水平、分子水平对骨骼形成的机制进行研究。

二、透射电镜在生物医学研究中的应用透射电镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM）是一种利用高能电子束穿透样品，探测样品透过电子束所发生变化的技术。

TEM可以提供具有高分辨率的阳极空间电子图像，可用于精细细胞解剖学和生物化学的微观结构研究。

在生物医学研究中，TEM也有广泛的应用。

例如，可以使用TEM来研究癌细胞。

癌细胞与正常细胞明显不同，TEM可以将癌细胞的超微结构与正常细胞进行比对，观察细胞膜、线粒体、内质网、核糖体等结构的形态和数量的变化，并且可以了解肿瘤的组成成分，从而为癌症治疗提供有力的依据。

三、扫描透射电镜在生物医学研究中的应用扫描透射电镜（Scanning Transmission Electron Microscope，简称STEM）集扫描电镜与透射电镜的优势为一体，具有较低探针尺寸，高分辨率，成像清晰的特点。

在生物医学研究中，STEM可以用于研究神经元。

神经元是人和动物神经系统的基本单位，STEM可以探测出神经元内蛋白质的分布和数量，对神经元的结构、功能、信号传递机制等进行深入研究。

STEM也可以用于人体器官结构的研究。

扫描电镜和透射电镜的区别发布者：飞纳电镜电子显微镜已经成为表征各种材料的有力工具。

它的多功能性和极高的空间分辨率使其成为许多应用中非常有价值的工具。

其中，两种主要的电子显微镜是透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）。

在这篇博客中，将简要描述他们的相似点和不同点。

扫描电镜和透射电镜的工作原理从相似点开始,这两种设备都使用电子来获取样品的图像。

他们的主要组成部分是相同的;∙电子源;∙电磁和静电透镜控制电子束的形状和轨迹;∙光阑。

所有这些组件都存在于高真空中。

现在转向这两种设备的差异性。

扫描电镜（SEM）使用一组特定的线圈以光栅样式扫描样品并收集散射的电子（详细了解SEM中检测到的不同类型的电子）。

而透射电镜（TEM）是使用透射电子，收集透过样品的电子。

因此，透射电镜（TEM）提供了样品的内部结构，如晶体结构，形态和应力状态信息，而扫描电镜（SEM）则提供了样品表面及其组成的信息。

而且，这两种设备最明显的差别之一是它们可以达到的最佳空间分辨率;扫描电镜（SEM）的分辨率被限制在〜0.5nm，而随着最近在球差校正透射电镜（TEM）中的发展，已经报道了其空间分辨率甚至小于50pm。

哪种电子显微镜技术最适合操作员进行分析？这完全取决于操作员想要执行的分析类型。

例如，如果操作员想获取样品的表面信息，如粗糙度或污染物检测，则应选择扫描电镜（SEM）。

另一方面，如果操作员想知道样品的晶体结构是什么，或者想寻找可能存在的结构缺陷或杂质，那么使用透射电镜（TEM）是唯一的方法。

扫描电镜（SEM）提供样品表面的3D图像，而透射电镜（TEM）图像是样品的2D投影，这在某些情况下使操作员对结果的解释更加困难。

由于透射电子的要求，透射电镜（TEM）的样品必须非常薄，通常低于150nm，并且在需要高分辨率成像的情况下，甚至需要低于30nm，而对于扫描电镜（SEM）成像，没有这样的特定要求。

这揭示了这两种设备之间的另一个主要差别：样品制备。

扫描、透射电镜在材料科学中的应用摘要：在科学技术快速发展的今天，人们不断需要从更高的微观层次观察、认识周围的物质世界，电子显微镜的发明解决了这个问题。

电子显微镜可分为扫描电了显微镜简称扫描电镜(SEM)和透射电子显微镜简称透射电镜(TEM)两大类。

本文主要介绍扫描、透射电镜工作原理、结构特点及其发展，阐述了其在材料科学领域中的应用。

1扫描电镜的工作原理扫描电子显微镜的制造依据是电子与物质的相互作用。

扫描电镜从原理上讲就是利用聚焦得非常细的高能电子束在试样上扫描，激发出各种物理信息。

通过对这些信息的接受、放大和显示成像，获得测试试样表面形貌的观察。

电子束和固体样品表面作用时的物理现象：当一束极细的高能入射电子轰击扫描样品表面时，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。

同时可产生电子-空穴对、晶格振动（声子)、电子振荡（等离子体）。

由电子枪发射的电子，以其交叉斑作为电子源，经二级聚光镜及物镜的缩小形成能谱仪可以获得且具有一定能量、一定束流强度和束斑直径的微细电子束，在扫描线圈驱动下，于试样表面作栅网式扫描。

聚焦电子束与试样相互作，产生二次电子发射（以及其它物理信号）。

二次电子信号被探测器收集转换成电讯号，经视频放大后输入到显像管栅极，调制与入射电子束同步扫描的显像管亮度，则可以得到反映试样表面形貌的二次电子像[1]。

2扫描电镜的构成主要包括以下几个部分：1.电子枪——产生和加速电子。

由灯丝系统和加速管两部分组成2.照明系统——聚集电子使之成为一定强度的电子束。

由两级聚光镜组合而成。

3.样品室——样品台，交换，倾斜和移动样品的装置。

4.成像系统——像的形成和放大。

由物镜、中间镜和投影镜组成的三级放大系统。

调节物镜电流可改变样品成像的离焦量。

调节中间镜电流可以改变整个系统的放大倍数。

5.观察室——观察像的空间，由荧光屏组成。

相关仪器的信息：透射电镜：JEOL(公司) JEM-1230（型号）TEM，产地：日本超薄切片机：Reichert-Jung Ultracut E ultramicrotome，产地：奥地利扫描电镜：Philips XL30 ESEM，产地：捷克临界点干燥仪：Hitachi HCP-2 Critical point dryer，产地：日本真空喷镀仪：Eiko IB5 ion coater，产地：日本包埋剂：SPI-CHEM Spurr resin，产地：USATEM样品包埋块制作有关注意事项一、取材：1、动作迅速：组织离体后，应将其快速放入固定液中，使组织细胞尽可能保持原来的生活状态；2、减少损伤：选择锋利切割器械，减少牵拉或挤压组织；3、组织块大小：一般要小于1mm3。

二、固定：固定是指用化学固定剂或一些物理方法迅速杀死细胞的过程，目的是尽可能保持细胞的原有生活状态，不发生位移，减少组织结构变化。

固定剂的主要作用是使蛋白质、脂质等生物大分子发生某种交联。

1、用固定液固定的样品若漂浮在溶液表面，应通过抽真空的方法让样品沉入溶液中2、使用锇酸的注意事项I 通风橱中的锇酸溶液为2%的储备液，使用之前需用0.2MPBS或二甲砷酸盐缓冲液稀释成1%的锇酸溶液。

II 锇酸为剧毒、极易挥发的试剂，必须在通风橱中操作，废液必须收集在密闭容器中。

第一次使用锇酸的同学，请务必获得老师或其它熟悉操作人员的指导。

三、漂洗：应彻底漂洗干净，减少固定液与固定液或与脱水剂之间的反应。

四、脱水：脱水是将组织中的游离水彻底清除的过程。

由于常用的包埋剂大都是非水溶性树脂，只有将生物组织中的游离水清除干净，包埋剂才能浸入组织。

脱水过程中应注意：I 逐级脱水而不能急剧脱水；II更换溶液时动作要快，特别是不要让组织离开溶液，否则会在组织内外产生气泡；III脱水过程中若要长时间停留或过夜，应放在70%脱水剂中，并在4℃保存。

五、渗透：渗透就是用包埋剂逐渐取代组织中的脱水剂，使细胞内外空隙被包埋剂所填充。

1、扫描电子显微镜与透射电子显微镜异同。

扫描电子显微镜原理：其工作原理从电子枪中发射出的电子束，受到阳极高压加速射向镜筒，经过聚光镜聚焦，在样品表面形成一个具有一定能量、强度、斑点直径的电子束。

在扫描线圈的磁场作用下，入射电子束在样品表面上按照一定的空间和时间顺序做光栅式逐点扫描。

在样品表面激发出次级电子，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。

试样表面信号强度与显像管荧光屏亮度一一对应。

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。

图像为立体形象，反映了标本的表面结构。

为了使标本表面发射出次级电子，标本在固定、脱水后，要喷涂上一层重金属微粒，重金属在电子束的轰击下发出次级电子信号。

透射电子显微镜原理：电子枪经过加热或者在强电场作用下发射出电子束，经过聚光镜汇聚到待测样品的某一区域。

透过样品的电子强度分布与样品的组织结构一一对应。

荧光屏将电子强度分布转换为人肉眼可见的光强分布。

由于物体上不同部位的结构不同，它们散射电子的能力也各不相同，结果使透过样品的电子束发生疏密的差别，在散射电子能力强的地方，透过去的电子数目少，因而打在荧光屏上所发出的光就弱，显现为暗区；而散射电子能力弱的地方，透过的电子数目多，打在荧光屏上所发出的光就强，显现为亮区，这样，便在终像上造成了有亮有暗的区域，因而出现了反差，人眼就可以辨别。

区别：（1）利用的电子种类不同。

任何一个物体都是由原子组成的，原子则是由原子核与轨道电子组成的。

当电子束照射到样品上的时候，一部分电子能从原子与原子之间的空隙中穿透过去，其余的电子有一部分会与原子核或原子的轨道电子发生碰撞被散射开来；一部分电子从样品表面被反射出来；还有一些电子是被样品吸收以后，样品激化而又从样品本身反射出来等。

透射电子显微镜收集的是透过样品的电子，扫描电子显微镜是把从样品表面反射出来的电子收集起来并使它们成像。

实验四透射和扫描电镜的样品观察课程名称：细胞生物学实验实验日期：2014年10月27日班级：试验121（青岛）姓名学号：刘香凝sy0040一、实验原理用电子束成像的显微镜称为电子显微镜。

电子显微镜是一种高精密度的电子光学仪器，它具有较高的分辨力和放大倍数，是观察和研究物质微观结构的强大工具。

根据成像原理的不同，电镜分为透射电子显微镜和扫描电子显微镜。

（一）、透射电子显微镜原理透射电镜主要用于观察生物样品内部精细的结构，用于透射电镜观察的样品往往需制备成超薄切片。

1、透射电镜的基本构造1）电子束照明系统：照明系统由电子枪和聚光镜两部分组成。

电子枪位于镜筒顶端，由阴极——控制极——阳极构成三级电子枪。

电子枪是电子束的发射装置，由高频电流加热钨丝激发电子，并用高压使电子加速。

聚光镜的作用是将电子枪发出的电子束会聚于样品平面，并调节试样平面处电子束孔径角、电流密度和照明光斑半径.2) 电镜成像系统由样品室、物镜、中间镜和投影镜组成。

通过聚光镜会聚的电子束穿过样品，经物镜放大形成一级放大像，再经中间镜和投影镜进行二级和三级放大。

最后在荧光屏上形成最终的放大像，通过调节中间镜和投影镜电流，放大倍数能从几百倍连续改变到十几万到几十万倍。

聚光镜、物镜、中间镜与投影镜等都是电磁透镜。

电磁透镜是精密加工的中空圆柱体，里面置线圈，通过线圈电流的大小，调节磁场强度使电子束发生偏转，汇聚或发散，最终结果正如光线透过玻璃透镜一样，可以聚焦成像。

3）真空系统由气泵组成，保持镜筒内高真空，由于电镜是利用高速的电子束为照明源，在电子束的通道上不能有任何游离的气体存在，否则将发生电子与残余气体原子的碰撞，引起电离，放电等反应，易烧坏灯丝获污染样品。

4) 记录观察系统包括荧光界和照明系统。

镜筒最下面部位是观察窗。

窗口由防护X射线的一定厚度的铅玻璃组成。

观察窗内下方是荧光屏，荧光屏上的荧光物质通常由硫化锌或硫化锌与硫化镐的粉末组成。

它们在电子束的照射下产生荧光，使电子像转化为肉眼可见的可见光图像。

材料研究方法-电镜应用随着科学技术的发展进步，人们不断需要从更高的微观层次观察、认识周围的物质世界。

细胞、微生物等微米尺度的物体直接用肉眼观察不到，显微镜的发明解决了这个问题。

目前，纳米科技成为研究热点，集成电路工艺加工的特征尺度进人深亚微米，所有这些更加微小的物体光学显微镜也观察不到，必须使用电子显微镜[1-2]。

电子显微镜可分为扫描电子显微镜简称扫描电镜(SEM)和透射电子显微镜简称透射电镜(TEM)两大类。

1.扫描电镜扫描电镜用电子束在样品表面扫描，同时，阴极射线管内的电子束与样品表面的电子束同步扫描，将电子束在样品上激发的各种信号用探测器接收，并用它来调制显像管中扫描电子束的强度，在阴极射线管的屏幕上就得到了相应衬度的扫描电子显微像。

电子束在样品表面扫描，与样品发生各种不同的相互作用，产生不同信号，获得的相应的显微像的意义也不一样。

最主要的有以下几种。

1.1二次电子扫描电镜最基本，最有代表意义，也是分析检测用得最多的就是它的二次电子(SE)衬度像。

二次电子是样品中原子的核外电子在人射电子的激发下离开该原子而形成的，它的能量比较小(一般小于50ev)，因而在样品中的平均自由程也小，只有在近表面(约十纳米量级)，二次电子才能逸出表面被接收器接收并用于成像。

电子束与样品相互作用涉及的范围成“梨”形。

在近表面区域，人射电子与样品的相互作用才刚刚开始，束斑直径还来不及扩展，与原人射电子束直径比，变化还不大，相互作用发射二次电子的范围小，有利于得到比较高的分辨率。

目前，商品扫描电镜的分辨率已经达到一纳米。

加上扫描电镜的的景深大，因而可以获得高倍率的、立体感强的、直观的显微图像。

这是扫描电镜获得广泛应用的最主要原因。

射二次电子的范围小，有利于得到比较高的分辨率。

目前，商品扫描电镜的分辨率已经达到一纳米。

加上扫描电镜的的景深大，因而可以获得高倍率的、立体感强的、直观的显微图像。

这是扫描电镜获得广泛应用的最主要原因。

扫描电镜和透射电镜(scanning electron microscopy，SEM)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。

扫描电子显微镜的制造是依据电子与物质的相互作用。

当一束高能的人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。

正因如此，根据不同需求，可制造出功能配置不同的扫描电子显微镜。

[编辑]结构扫描电子显微镜由三大部分组成：真空系统，电子束系统以及成像系统。

以下提到扫描电子显微镜之处，均用SEM代替[编辑]真空系统真空系统主要包括真空泵和真空柱两部分。

真空柱是一个密封的柱形容器。

真空泵用来在真空柱内产生真空。

有机械泵、油扩散泵以及涡轮分子泵三大类，机械泵加油扩散泵的组合可以满足配置钨枪的SEM的真空要求，但对于装置了场致发射枪或六硼化镧枪的SEM,则需要机械泵加涡轮分子泵的组合。

成象系统和电子束系统均内置在真空柱中。

真空柱底端即为右图所示的密封室，用于放置样品。

之所以要用真空，主要基于以下两点原因：电子束系统中的灯丝在普通大气中会迅速氧化而失效，所以除了在使用SEM时需要用真空以外，平时还需要以纯氮气或惰性气体充满整个真空柱。

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。