电子显微镜是根据电子光学原理，用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜，使物质的精细结构以极高的放大率成像的仪器。近年来，电子显微镜的研究和制造取得了很大进展：一方面，电子显微镜的分辨率不断提高，透射电子显微镜的点分辨率已经达到0.2-0.3nm，点阵分辨率达到0.1nm左右，通过电子显微镜，人们可以直接观察到原子图像；另一方面，除了透射电子显微镜之外，还发展了许多种电子显微镜，如扫描电子显微镜和分析电子显微镜。

1.透射电子显微镜的成像原理

1.吸收像：当电子撞击高质量、高密度的样品时，主要的成相作用是散射。样品上质量厚度大的地方对电子的散射角大，通过的电子少，图像亮度暗。早期的透射电子显微镜就是基于这一原理。

2.衍射像：电子束被样品衍射后，样品不同位置衍射波的振幅分布对应着样品中晶体各部分的不同衍射能力。当晶体缺陷出现时，缺陷部分的衍射能力与完整区域的衍射能力不同，这使得衍射波的振幅分布不均匀，并反映了晶体缺陷的分布。

3.相位图：当样品薄于100时，电子可以穿过样品，波的振幅变化可以忽略。成像来自于相变。

二、扫描电子显微镜成像的原理

扫描电子显微镜通过用聚焦电子束扫描样品表面来产生样品表面的图像。

电子与样品中的原子相互作用，产生包含样品表面形貌和成分信息的各种信号。电子束通常以光栅扫描模式扫描，并且光束的位置与检测到模式扫描的信号结合以生成图像。

以上内容是电子显微镜基本原理的介绍。虽然电子显微镜的分辨率远优于光学显微镜，但由于需要在真空中工作，电子显微镜很难观察到活体，而且电子束的照射也会对生物样品造成损伤。

这是电子云。

比如看下图中的黄色串珠坐垫。扫描隧道显微镜的成像过程就像一个人闭上眼睛，用一个手指扫描珠状的座垫，然后在脑海中画出每个珠子的位置，得到右边的图像。每个珠子相当于一个原子，一个手指相当于一个扫描隧道显微镜的探头。人们可以用指尖的触摸来检测珠子的位置，扫描隧道显微镜可以用探针检测原子的位置。当探针的原子靠近样品的原子，电子云重叠时，就会发生电子的隧穿效应，探针会检测到电信号，从而知道这个地方有原子存在。显微镜图像上的不同亮度代表了探针探测到的隧道效应的强度，隧道效应强的地方存在样品原子的电子云。

JEOL扫描电镜是用于生物、物理、化学和基础医学的分析仪器，于2019年7月6日投入使用。

中文名

扫描电子显微镜

生产地点

日本

范围

生物、物理、化学、基础医学

激活日期

2019年7月6日

归属类别

分析仪器、电子光学仪器、扫描电子显微镜

材料的原子被适当能量的电子激发后，会“跃迁”到高能状态，然后自然失活，发出“特征性”的X射线。所谓特性，就是不同元素释放的X射线能量(或波长)就像指纹一样，与元素的种类相对应。光谱或能谱测量特征X射线的波长或能量，从而判断材料的元素组成。

与光学显微镜和透射电子显微镜相比，扫描电子显微镜具有以下特点：

(1)样品的表面结构可以直接观察到，a

(5)图像放大范围广，分辨率高。可以放大十倍到几十万倍，基本包括了从放大镜、光学显微镜到透射电镜的放大范围。

分辨率介于光学显微镜和透射电镜之间，可以达到3nm。

(6)电子束对样品的损伤和污染较小。

(7)在观察形貌的同时，我们还可以利用样品的其他信号进行微区成分分析。