剖析透射電鏡和掃描電鏡的差異2

 透射電鏡：電子束在穿過樣品時，會和樣品中的原子發生散射，樣品上某一點同時穿過的電子方向是不同，這樣品上的這一點在物鏡1-2倍焦距之間，這些電子通過過物鏡放大后重新匯聚，形成該點一個放大的實像，這個和凸透鏡成像原理相同。這里邊有個反差形成機制理論比較深就不講，但可以這么想象，如果樣品內部是絕對均勻的物質，沒有晶界，沒有原子晶格結構，那么放大的圖像也不會有任何反差，事實上這種物質不存在，所以才會有這種牛逼儀器存在的理由。經過物鏡放大的像進一步經過幾級中間磁透鏡的放大（具體需要幾級基本上是由電子束亮度決定的,如果亮度無限大，最終由阿貝瑞利的光學儀器分辨率公式決定），最后投影在熒光屏上成像。由于透射電鏡物鏡焦距很短，也因此具有很小的像差系數，所以透射電鏡具有非常高的空間分辨率，0.1-0.2nm，但景深比較小，對樣品表面形貌不敏感，主要觀察樣品內部結構。

掃描電鏡：電子束到達樣品，激發樣品中的二次電子，二次電子被探測器接收，通過信號處理并調制顯示器上一個像素發光，由于電子束斑直徑是納米級別，而顯示器的像素是100微米以上，這個100微米以上像素所發出的光，就代表樣品上被電子束激發的區域所發出的光。實現樣品上這個物點的放大。如果讓電子束在樣品的一定區域做光柵掃描，并且從幾何排列上一一對應調制顯示器的像素的亮度，便實現這個樣品區域的放大成像。具體圖像反差形成機制不講。由于掃描電鏡所觀察的樣品表面很粗糙，一般要求較大工作距離，這就要求掃描電鏡物鏡的焦距比較長，相應的相差系數較大，造成最小束斑尺寸下的亮度限制，系統的空間分辨率一般比透射電鏡低得多1-3納米。但因為物鏡焦距較長，圖像景深比透射電鏡高的多，主要用于樣品表面形貌的觀察，無法從表面揭示內部結構，除非破壞樣品，例如聚焦離子束電子束掃描電鏡FIB-SEM,可以層層觀察內部結構。

透射電鏡和掃描電鏡二者成像原理上根本不同。透射電鏡成像轟擊在熒光屏上的電子是那些穿過樣品的電子束中的電子，而掃描電鏡成像的二次電子信號脈沖只作為傳統CTR顯示器上調制CRT三極電子槍柵極的信號而已。透射電鏡我們可以說是看到了電子光成像，而掃描電鏡根本無法用電子光路成像來想象。