电子显微镜放大

与光学显微镜相比，使用电子显微镜的优点是放大率和分辨率要高得多。缺点包括设备的成本和尺寸、制备显微镜样品和使用显微镜的特殊培训要求，以及需要在真空中查看样品（尽管可能使用一些水合样品）。

了解电子显微镜如何工作的最简单方法是将其与普通光学显微镜进行比较。在光学显微镜中，你通过目镜和透镜观察样本的放大图像。光学显微镜装置由试样、透镜、光源和可以看到的图像组成。

在电子显微镜中，电子束代替光束。样品需要经过特殊处理，以便电子能与之相互作用。样品室内的空气被抽出来形成真空，因为电子在气体中不会移动很远。电磁线圈代替透镜聚焦电子束。电磁铁弯曲电子束的方式与透镜弯曲光线的方式大致相同。图像是由电子产生的，因此可以通过拍照（电子显微照片）或通过监视器查看样本来查看图像。

电子显微镜有三种主要类型，它们根据图像的形成方式、样品的制备方式以及图像的分辨率而有所不同。这些是透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）和扫描隧道显微镜（STM）。

透射电子显微镜（tem）

第一批被发明的电子显微镜是透射电子显微镜。在TEM中，高压电子束部分通过非常薄的样品，在照相底片、传感器或荧光屏上形成图像。形成的图像是二维黑白的，有点像x射线。这项技术的优点是，它能够非常高的放大率和分辨率（大约比SEM好一个数量级）。关键的缺点是，它最适用于非常薄的样本。

扫描电子显微镜（sem）

在扫描电子显微镜中，电子束以光栅模式扫描样品表面。当二次电子被电子束激发时，从表面发射的二次电子形成图像。探测器映射电子信号，形成一幅图像，除了显示表面结构外，还显示景深。虽然分辨率低于TEM，但SEM有两大优势。首先，它形成标本的三维图像。其次，它可以用于较厚的样本，因为只扫描表面。

在TEM和SEM中，重要的是要认识到图像不一定是样品的精确表示。试样可能会因其用于显微镜的准备、暴露于真空或暴露于电子束而发生变化。

扫描隧道显微镜（stm）

扫描隧道显微镜（STM）在原子水平上对表面成像。这是唯一一种可以对单个原子成像的电子显微镜。它的分辨率约为0.1纳米，深度约为0.01纳米。STM不仅可以在真空中使用，还可以在空气、水和其他气体和液体中使用。它可以在很宽的温度范围内使用，从接近绝对零度到超过1000摄氏度。

STM是基于量子隧穿的。导电尖端靠近样品表面。当施加电压差时，电子可以在尖端和试样之间形成隧道。在扫描样品以形成图像时，测量尖端电流的变化。与其他类型的电子显微镜不同，该仪器价格合理，制造简单。然而，STM需要非常干净的样品，要使其工作起来可能很棘手。

扫描隧道显微镜的发展为Gerd Binnig和Heinrich Rohrer赢得了1986年诺贝尔物理学奖。