扫描电子显微镜、环境扫描电子显微镜、聚焦离子束扫描电子显微镜和（扫描）透射电子显微镜的主要区别是什么？

扫描电子显微镜（SEM）通过使用聚焦电子束扫描样品矩形区域（光栅扫描）以探测样品，进而生成图像。

电子枪有两大类：

• 常规热游离方式电子枪有钨（W）灯丝和六硼化镧（LaB₆）灯丝两种。
• 钨场发射电子枪（FEG）和冷热场发射电子枪。发射体尖端保持在几千伏（2000-7000V） 的电压下，确保发射体表面有足够的电势产生场电子发射。

场发射电子枪（FEG）用于产生直径更小、更连贯、电流密度或亮度高三个数量级的电子束。

电子能量取决于电压：1 Kev - 50KeV

电流（A）：电子数量/时间单位

1 安培 = 1 库仑/秒 1 库仑~ 6 x10¹⁸电子

示例：若在样品处测得的电流约为 10^-9 A 至 10^-12 A，则电子数约为 6X10⁶ - 6X10⁹电子/秒。

ESEM 是一种被称为环境扫描电子显微镜的 SEM。它可以在样品潮湿或包含在低真空或气体中时产生高质量和分辨率的图像。这极大地促进了生物样品的成像，这些样品在常规电子显微镜的高真空中会不稳定。透射电子显微镜的主要缺点是需要极薄的样品切片，通常约为 100 纳米。生物样品通常需要进行化学固定、脱水并包埋在聚合物树脂中，以充分稳定样品从而实现超薄切片。生物样品、有机聚合物和类似材料的切片可能需要使用重原子标记进行特殊处理，以获得所需的图像对比度。

ESEM 对非金属、无涂层和生物材料特别适用。传统的SEM 要求样品在约 10^-3 至 10^-4 Pa 的真空度下，ESEM样品周围气体（主要为氩气）的存在，使其可在500 Pa 以上工作。该真空度水平可在不进行任何制备的情况下对非导电样品进行操作，或在不充电的情况下对含水样品进行操作。

在透射电子显微镜（TEM）中，电子束经阳极加速，阳极相对于阴极通常为+100 keV（40 至 400 keV），然后经过静电透镜和磁透镜聚焦，投射到非常薄的样品上，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。

电子图像投影到涂覆荧光粉或闪烁体材料（如硫化锌）的荧光观察屏幕上，可以观察该信息的空间变化（“图像”）。或者，可以通过将摄影胶片或感光板直接暴露于电子束记录图像，也可以借助透镜光学系统或光纤导光板将高分辨率荧光粉耦合到数码相机的传感器。数码相机检测到的图像可以显示在监视器或计算机上。

透射电子显微镜可以获得 50 pm 以上的分辨率和高达1千万倍的放大倍数，而大多数光学显微镜受衍射限制，分辨率约为 200 nm，有效放大倍数低于 2000 倍。通常，扫描电子显微镜的图像分辨率比透射电子显微镜至少差一个数量级。但扫描电子显微镜图像依赖于表面处理而非透射，它能够对大至数厘米的大块样品成像，并具有很大的景深（取决于仪器设计和设置），因此可以生成完美表现样品三维形状的图像。

扫描透射电子显微镜（STEM）既有透射电子显微镜又有扫描电子显微镜的显微镜。像SEM一样，STEM用电子束在样品的表面扫描，但又像TEM，通过电子穿透样品成像。因此，TEM 的高分辨率在 STEM 中成为可能。在 STEM 中，聚焦作用（和像差）发生在电子撞击样品之前，但在 TEM 中，聚焦发生在撞击之后。

聚焦离子束（FIB）是一种专门用于半导体工业、材料科学和生物领域的技术，主要应用包括材料的位点特异性分析、沉积和烧蚀。FIB 装置是一种类似于扫描电子显微镜（SEM）的科学仪器。但SEM 使用聚焦电子束对样品腔中的样品成像，而 FIB 装置使用聚焦离子束来代替。与电子显微镜不同的是，FIB 对样品有内在的破坏性。

高能镓离子撞击样品时，会从表面溅射出原子。镓原子也会被注入样品表面的几纳米，表面将变成无定形。一个FIB-SEM系统同时具有电子束和离子束，可使用任一束来研究相同特征。FIB-SEM 系统使用镓离子束刻蚀表面，定位感兴趣的特征或缺陷。然后，使用SEM的聚焦电子束对样品成像。