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扫描电镜和透射电镜的区别

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。

(2)透射电镜

根据德布罗意（DeBroglie,20世纪法国科学家）提出的运动的微观粒子具有波粒二象性

的观点，电子束流也具有波动性，而且电子波的波长比可见光要短得多（例如200千伏加速

电压下电子波波长为0.00251纳米），显然，如果用电子束作光源制成的显微镜将具有比光

学显微镜高得多的分辨能力。更重要的是，由于电子在电场中会受到电场力运动，以及运动

的电子在磁场中会受到洛伦兹力的作用而发生偏转，这使得使用科学手段使电子束聚焦和成

像成为可能。

二、结构

(1)扫描电镜

1．镜筒

镜筒包括电子枪、聚光镜、物镜及扫描系统。其作用是产生很细的电子束(直径约几个

nm)，并且使该电子束在样品表面扫描，同时激发出各种信号。

2．电子信号的收集与处理系统

在样品室中，扫描电子束与样品发生相互作用后产生多种信号，其中包括二次电子、背

散射电子、X射线、吸收电子、俄歇(Auger)电子等。在上述信号中，最主要的是二次电子，

它是被入射电子所激发出来的样品原子中的外层电子，产生于样品表面以下几nm至几十nm

的区域，其产生率主要取决于样品的形貌和成分。通常所说的扫描电镜像指的就是二次电子

像，它是研究样品表面形貌的最有用的电子信号。检测二次电子的检测器的探头是一个闪烁

体，当电子打到闪烁体上时，就在其中产生光，这种光被光导管传送到光电倍增管，光信号

即被转变成电流信号，再经前置放大及视频放大，电流信号转变成电压信号，最后被送到显

像管的栅极。

3．电子信号的显示与记录系统

扫描电镜的图象显示在阴极射线管(显像管)上，并由照相机拍照记录。显像管有两个，

一个用来观察，分辨率较低，是长余辉的管子；另一个用来照相记录，分辨率较高，是短余

辉的管子

4．真空系统及电源系统

扫描电镜的真空系统由机械泵与油扩散泵组成，其作用是使镜筒内达到10的真空度。

电源系统供给各部件所需的特定的电源。

(2)透射电镜

1．电子光学部分

整个电子光学部分完全置于镜筒之内，自上而下顺序排列着电子枪、聚光镜、样品室、物

镜、中间镜、投影镜、观察室、荧光屏、照相机构等装置。根据这些装置的功能不同又可将

电子光学部分分为照明系统、样品室、成像系统及图像观察和记录系统。

(1)照明系统

照明系统由电子枪、聚光镜和相应的平移对中及倾斜调节装置组成。它的作用是为成像

系统提供一束亮度高、相干性好的照明光源。为满足暗场成像的需要照明电子束可在2-3度

范围内倾斜。

①电子枪

它由阴极、栅极和阳极构成。在真空中通电加热后使从阴极发射的电子获得较高的动能

形成定向高速电子流。

②聚光镜

聚光镜的作用是会聚从电子枪发射出来的电子束，控制照明孔径角、电流密度和光斑尺

寸。

(2)样品室

样品室中有样品杆、样品杯及样品台。

(3)成像系统

成像系统一般由物镜、中间镜和投影镜组成。物镜的分辨本领决定了电镜的分辨本领，

中间镜和投影镜的作用是将来自物镜的图像进一步放大。

(4)图像观察与记录系统

该系统由荧光屏、照相机、数据显示等组成。

2．真空系统

真空系统由机械泵、油扩散泵、换向阀门、真空测量仪奉及真空管道组成。它的作用是

排除镜筒内气体，使镜筒真空度至少要在托以上。如果真空度低的话，电子与气体分子之

间的碰撞引起散射而影响衬度，还会使电子栅极与阳极间高压电离导致极间放电，残余的气

体还会腐蚀灯丝，污染样品。

3．供电控制系统

加速电压和透