SEM-TEM-AFM三种显微镜的比较.doc

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：1. 能够直接观察样品表面的结构， 样品的尺寸可大至 120mm80mm50mm。 2. 样品制备过程简单，不用切成薄片。 3. 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。 4. 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。 5. 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。 6. 电子束对样品的损伤与 污染程度较小。 7. 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：1. 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。 2. 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。 3. 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。 4. 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。