扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)是两种 不同的电子显微镜技术,它们在成像原理、应用领域和样品制备等方面存在显著差异。
成像原理
SEM:使用聚焦电子束扫描样品表面,通过检测二次电子(SE)和背散射电子(BSE)等信号来生成样品的表面图像。这些信号分别对应于样品表面不同高度和原子序数的区域,因此SEM适合观察样品表面的形貌和成分信息。
TEM:使用高能电子束透过样品,通过检测透射电子来生成样品的内部结构图像。由于电子束的穿透能力较强,TEM能够观察到样品内部的晶体结构、形态和应力状态等详细信息。
应用领域
SEM:广泛应用于材料表面表征、形貌观察、颗粒分析、污染物检测等领域。其高分辨率和快速成像能力使其成为材料科学、生物学和环境科学中不可或缺的工具。
TEM:主要用于材料内部结构的分析,如纳米级粉体的晶格结构、缺陷、相界以及原子级别的细节研究。在材料科学、地质学、生物医学等领域具有广泛应用。
样品制备
SEM:样品制备相对简单,大多数非导体只需简单导电处理(如喷金)即可进行观察。含水生物样品需要固定、脱水、干燥等处理。
TEM:样品制备要求高,通常需要将样品制备成极薄的切片(通常小于100nm,甚至几纳米),以确保电子束能够穿透。制备过程包括磨制、离子减薄或超薄切片等步骤。
分辨率和加速电压
SEM:典型加速电压范围为1kV至30kV,空间分辨率可达0.5nm。高分辨率SEM(如球差校正SEM)可以实现小于50pm的空间分辨率。
TEM:加速电压通常在30kV至300kV之间,空间分辨率可达0.1nm甚至更高。像差校正的TEM可以实现小于1Å的空间分辨率。
其他差异
信号类型:SEM主要利用二次电子和背散射电子信号,而TEM主要利用透射电子信号。
成像方式:SEM是逐像素扫描样品表面并构建放大图像,而TEM是生成样品的二维投影图像。
总结:
SEM和TEM在成像原理、应用领域、样品制备、分辨率和加速电压等方面存在显著差异。SEM更适合观察样品表面的形貌和成分信息,而TEM则专注于揭示样品的内部结构和原子级细节。根据具体分析需求,可以选择合适的显微镜技术以获得最佳的分析结果。