扫描（SEM）-透射（TEM）-原子力（AFM）的比较

SEM 扫描电子显微镜扫描电镜成像是利用细聚焦高能电子束在样件表面激发各种物理信号如二次电子、背散射电子等通过相应的检测器来检测这些信号信号的强度与样品表面形貌有一定的对应关系因此可将其转换为视频信号来调制显像管的亮度得到样品表面形貌的图像。主要是观察显微组织。优点能够直接观察样品表面的结构 样品的尺寸可大至 120mm×80mm×50mm。样品制备过程简单不用切成薄片。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。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。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。电子束对样品的损伤与 污染程度较小。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缺点异常反差。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。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。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。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 透射电子显微镜透射电镜是把经加速和聚焦的电子束投射到非常薄的样件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影像将在放大、聚焦后在成像器件上显示出来。主要观察超限微结构。优点光学镜和透射电子显微镜都使用用薄片的样品而透射电子显微镜的优点是它比光学显微镜更大程度的放大标本如放大 10000 倍或以上是可能的这使科学家可以看到非常小的结构。对于生物学家如线粒体和细胞器细胞内部运作都清晰可见。透射电镜标本的晶体结构提供了出色的分辨率甚至可以显示样本内的原子排列。缺点透射电子显微镜需要在真空室制备标本。由于这一要求显微镜可以用来观察活标本如原生动物。一些微妙的样品可能被电子束损坏必须先用化学染色涂层来保护他们。这种做法有时会破坏试样。AFM原子力显微镜原子间作用力的检测主要由光杠杆技术来实现。如果探针和样品间有力的作用悬臂将会弯曲。为检测悬臂的微小弯曲量位移采用激光照射悬臂的尖端四象限探测器就可检测出悬臂的偏转。通过电子学反馈系统使弯曲量保持一定即控制扫描管Z 轴使作用于针尖——样品间的力保持一定。在扫描的同时定位检测器监测样品表面的高度变化通过记录反馈信号就可以得到样品表面的形貌。优点在大气条件下以高倍率观察样品表面且能三维立体成像。制样简单不会破坏成品可用于几乎所有样品对表面光洁度有一定要求而不需要进行其他制样处理就可以得到样品表面的三维形貌图象。并可对扫描所得的三维图象进行粗糙度计算、厚度、步宽、方框图或颗粒度分析。可以在常压和液体环境下工作缺点扫描范围小扫描结果缺乏重现性。受样品的影响大容易产生赝像。针尖易磨损并无法修复受污染难以清洗。SEM与AFM的区别SEM和AFM观察都是针对生物材料的表面形貌。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。