透射电镜（TEM）与扫描电镜（SEM）的区别

电子显微镜（EM）让我们能够观察到一个比肉眼甚至普通光学显微镜所能看到的世界要小得多的微观世界。电子显微镜使用电子来“观察”微小物体，其原理与我们通过光束观察周围环境或在光学显微镜中观察物体的方式类似。借助电子显微镜，我们可以观察到昆虫羽毛状的鳞片、细胞的内部结构、单个蛋白质，甚至金属合金中的单个原子。

TEM vs SEM 对比

最常见的两种电子显微镜是透射式(TEM) 和扫描式(SEM) 系统，但这两种仪器之间的差异可能相当细微。在这里，我们希望为那些希望开始使用这一强大技术的人提供一个基础的入门指南。

扫描电子显微镜（SEM）

想象一下你处在一个黑暗的房间里，手里拿着一个微弱的手电筒。为了探索周围的环境，你可能会用手电筒的光扫过整个房间，就像有人读书一样：从左到右，从上到下。扫描电子显微镜（SEM）的工作原理与此类似，它将电子束扫过样品表面，并记录反弹回来的电子。这种技术使您几乎可以观察任何样品的表面，包括工业金属、地质样本以及生物样本（如孢子、昆虫和细胞）。虽然SEM无法像透射电子显微镜（TEM）那样细致地观察结构特征，但它速度更快、限制更少，有时甚至可以在样品无需或只需少量制备的情况下进行。

透射电子显微镜（TEM）

当电影在影院播放时，光线会穿过胶片上的图像。光束穿过图像时会被修改，从而显示出胶片的内容。TEM的工作原理与此相同，只不过使用的是电子束。电子束穿过极薄的样品，到达下方的探测器。TEM可以观察到小至单个原子的细节，提供前所未有的高分辨率结构信息。电子束穿过物体时，还能提供SEM无法获取的内部结构信息。然而，TEM仅限于那些可以被制成足够薄以让电子穿过的样品。这种制备过程在技术上具有挑战性，需要借助额外的工具才能完成。

细菌的SEM（左图）和TEM（右图）图像。SEM显示的是表面上的大量细菌（绿色），而TEM图像则展示了单个细菌的内部结构。

总体而言，TEM提供了无与伦比的细节，但只能用于有限种类的样品，而且操作要求比SEM更高。需要指出的是，诸如冷冻电子显微镜（cryo-EM）这样的先进技术已经显著扩展了TEM的能力。冷冻电子显微镜（cryo-EM） 这种方法通常用于观察处于玻璃态、非晶态的生物样品。特别是生物医学和药物研究可用cryo-EM揭示的分子和细胞细节中受益。

一般来说，如果你需要观察相对较大的区域并且只需要表面细节，SEM是理想的选择；如果你需要以接近原子级分辨率观察小样品的内部结构，则必须使用TEM。

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