Копаем глубже: разница между трансмиссионной электронной микроскопией (ТЭМ) и сканирующей электронной микроскопией (СЭМ)
Трансмиссионная электронная микроскопия (ТЭМ) и сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) - незаменимые инструменты в современных научных исследованиях. По сравнению с оптическими микроскопами, электронные микроскопы обладают более высоким разрешением; они наблюдают и изучают микроструктуру образцов с высоким разрешением и увеличением, используя сигналы, генерируемые при взаимодействии электронных пучков с веществом. Они позволяют исследователям получить доступ к важной информации, которую трудно получить другими методами.
Пропускающие и сканирующие электронные микроскопы играют важную роль во многих областях, таких как материаловедение, биология и нанотехнологии. В этой статье мы сравним принципы работы, режимы визуализации и области применения просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии, чтобы помочь читателям выбрать оборудование, которое больше подходит для их собственных областей исследований.
Что такое просвечивающая электронная микроскопия?
Пропускающий электронный микроскоп, известный как трансмиссионный электронный микроскоп (ТЭМ), - это микроскоп высокого разрешения, использующий пропускание электронного пучка для изучения внутренней структуры и деталей образца. В отличие от оптических микроскопов, в ТЭМ используются электронные, а не световые пучки, поскольку электроны имеют более короткую длину волны и могут преодолевать дифракционные ограничения световых пучков, обеспечивая тем самым более высокое разрешение.
Как работает просвечивающий электронный микроскоп?
Проходная электронная микроскопия (ПЭМ) работает на основе дуализма электронов "волна-частица". В ТЭМ электроны генерируются из электронной пушки и фокусируются через ряд линз. Образец помещается в камеру для образцов в ТЭМ, и электронный пучок проходит через образец в проекционную камеру. В проекционной камере электронный пучок взаимодействует с образцом, при этом часть электронов рассеивается образцом, а часть проходит сквозь него. Проходная электронная микроскопия (ПЭМ) обычно имеет более высокую разрешающую способность, чем сканирующая электронная микроскопия (СЭМ). Это связано с тем, что в ТЭМ для формирования изображения используются проходящие электроны, а электроны имеют более короткую длину волны, что позволяет ТЭМ наблюдать более мелкие детали и получать изображения образца с высоким разрешением.
Сила просвечивающего электронного микроскопа заключается в его высоком разрешении и способности визуализировать внутренние структуры. Он обеспечивает разрешение на атомном уровне, позволяя ученым изучать детали кристаллической структуры материала, расположение атомов и дефекты решетки. Трансмиссионная электронная микроскопия широко используется в таких областях, как материаловедение, нанотехнологии, биология и химия.
Что такое сканирующий электронный микроскоп?
Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) - это микроскоп высокого разрешения, который наблюдает и анализирует морфологию и состав поверхности образца с помощью взаимодействия электронного пучка с образцом. В отличие от традиционных оптических микроскопов, в СЭМ вместо светового луча используется электронный луч, а для получения изображений используются сигналы рассеяния и детектирования.
Как работает SEM?
Принцип работы РЭМ основан на взаимодействии электронов с образцом. Электронный пучок генерируется из электронной пушки и проходит через ряд фокусирующих и сканирующих систем для управления размером пучка и сканирования образца. Когда электронный пучок ударяется о поверхность образца, электроны, взаимодействующие с образцом, создают различные сигналы, включая вторичные электроны, отраженные электроны, рассеянные электроны и рентгеновское излучение.
Эти сигналы улавливаются детектором и преобразуются в визуализированное изображение системой обработки изображений. SEM постепенно создает изображение всего образца путем сканирования поверхности образца и получения сигналов в каждом месте. Изображение имеет высокое разрешение и топологическую детализацию поверхности и может быть использовано для анализа таких характеристик, как морфология, текстура, распределение частиц и структура ткани образца.
Разница между просвечивающей электронной микроскопией и сканирующей электронной микроскопией
| Сканирующий электронный микроскоп (SEM) | Трансмиссионная электронная микроскопия (TEM) | |
| Электронный тип | Рассеянные сканирующие электроны | просвечивающий электрон |
| формирование образа | Электроны улавливаются и подсчитываются детектором Отображается на экране компьютера | Изображение непосредственно на флуоресцентном экране или на экране компьютера с помощью прибора с зарядовой связью (ПЗС) |
| информация об изображении | Трехмерные изображения поверхностей | Проецируемое изображение 2D внутренней структуры |
| максимальное количество | Около 1-2 миллионов раз | Более 50 миллионов раз |
| Оптимальное пространственное разрешение | Приблизительно 0,5 нм | Менее 50 стр. |
| Максимальное поле зрения | большой | ограниченный |
| Толщина образца | неограниченный | Обычно <150 нм |
| угнетающий | 1-30 кВ | 60-300 кВ |
| сложность эксплуатации | Прост в использовании, практически не требует подготовки образца | Непростой в использовании, требует подготовки образцов и обучения перед применением |
| (производство, изготовление и т.д.) затраты | дешевле | дороже |
| темп | острый (ножи или ум) | медленно |
Какой электронный микроскоп лучше выбрать?
При выборе подходящей технологии электронной микроскопии необходимо учитывать различные факторы, чтобы определить наиболее подходящий вариант. Вот некоторые соображения, которые помогут вам принять решение:
цель анализа
Прежде всего, необходимо определить цель анализа. Различные методы электронной микроскопии подходят для разных типов анализа. Если вы хотите охарактеризовать поверхность образца, например, определить шероховатость или загрязнения, то вам больше подойдет сканирующая электронная микроскопия (СЭМ). Если вы хотите понять кристаллическую структуру образца, обнаружить структурные дефекты или примеси, то вам больше подойдет просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ).
Тип изображения
СЭМ дает детальное трехмерное изображение поверхности образца, а ТЭМ - двумерное проецируемое изображение внутренней структуры образца. Вам необходимо учитывать свои потребности в информации об образце и способность интерпретировать изображение. Если вам удобнее работать с трехмерными изображениями, то вам может больше подойти СЭМ. Однако следует отметить, что двумерные проекционные изображения ТЭМ могут быть несколько сложны для интерпретации.
Тип образца
РЭМ и ТЭМ по-разному адаптированы к различным типам образцов. РЭМ подходит для твердых, жидких и биологических образцов, в то время как ТЭМ используется в основном для твердых образцов, а также может инкапсулировать образцы с окном из пленки нитрида кремния для наблюдения жидких образцов. Для непроводящих образцов может потребоваться дополнительная обработка (например, нанесение металлических покрытий), чтобы улучшить проводимость для наблюдения в РЭМ. Кроме того, биологические образцы требуют специальной обработки для отверждения и нарезки в ТЭМ.
Подготовка образцов
Еще одним важным моментом является сложность подготовки образцов: образцы для РЭМ обычно требуют минимальной подготовки или вообще не требуют ее, а также гибко подбираются по размеру образца и могут быть установлены непосредственно на платформу для получения изображения. В отличие от этого, образцы для ТЕМ гораздо сложнее подготовить, и для работы с ними требуется опытный и обученный пользователь. Образец должен быть очень тонким, менее 150 или даже менее 30 нм, и как можно более плоским, без каких-либо артефактов или нежелательных вариаций в процессе подготовки. Это означает, что подготовка образца для ТЭМ может потребовать больше времени и навыков.
Требования к разрешению
В зависимости от ваших аналитических потребностей, вы можете предъявлять особые требования к разрешению изображений. В этом отношении ТЭМ обычно имеют более высокое разрешение, чем РЭМ. Если вам необходимо получить изображения с высоким разрешением, особенно для наблюдения тонких структур, то ТЭМ может оказаться более подходящим вариантом.
В целом, выбор подходящего метода электронной микроскопии зависит от целей вашего анализа, предпочтений в выборе типа изображения, сложности подготовки образца и требований к разрешению. Понимание этих факторов и их соответствие вашим конкретным потребностям поможет вам сделать осознанный выбор и получить точные, детальные изображения с микроскопа для поддержки ваших исследований.
Мы предлагаем Тонкопленочные окна из нитрида кремния / услуги по настройке MEMS. Не стесняйтесь оставлять комментарии.
Сопутствующие товары
Связанное чтение
Понимание четырех особых свойств нанопленок
В чем заключаются особые свойства нанопленок? Нанонаука и технология зародились в XX веке
Введение в 3 области применения тонкопленочных окон из нитрида кремния в материаловедении
3 сценария применения тонкопленочных окон из нитрида кремния в материаловедении Тонкопленочный нитрид кремния
Зарождение и рост тонких пленок
Зарождение и рост тонких пленок Зарождение и рост тонких пленок - центральный этап в технологии нанесения покрытий.
