使用電子顯微鏡 (EM)可以觀察到一個(gè)比我們用肉眼甚至常見光學(xué)顯微鏡所見的，小得多的世界。電子顯微鏡使用電子幫助我們“觀察”細(xì)微物體，這與用光束在光學(xué)顯微鏡下觀察我們的周圍或物體是一個(gè)原理。借助電子顯微鏡，我們可以看到羽毛狀的昆蟲鱗屑、細(xì)胞的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、單個(gè)蛋白質(zhì)甚至是金屬合金中的單個(gè)原子。

Z常見的兩種電子顯微鏡分別是透射電子顯微鏡 (TEM) 和掃描電子顯微鏡(SEM)，但這兩種儀器的區(qū)別可謂非常細(xì)微。本回答中，我們將提供一些基礎(chǔ)入門知識(shí)，以幫助初學(xué)者使用這一強(qiáng)大的技術(shù)。

掃描電子顯微鏡(SEM)

想象您拿著一個(gè)亮度微弱的手電筒，身處一間暗室中。為了探查您的周圍環(huán)境，您可能會(huì)從左到右和從上到下用光線掃遍房間，就像在閱讀一本書一樣。SEM 的原理與此類似，也是用電子束掃遍樣本并記錄反彈回來的電子。使用該技術(shù)，您可以觀察幾乎任何樣本的表面，從工業(yè)金屬到地理樣本再到生物標(biāo)本，如孢子、昆蟲和細(xì)胞。雖然使用 SEM 觀察能力無法達(dá)到 TEM 的細(xì)節(jié)程度，但 SEM 速度要快很多、限制更少，有時(shí)在有限或沒有樣本制備的情況下就能進(jìn)行觀察。

透射電子顯微鏡(TEM)

在劇院播放電影時(shí)，光線是透過膠片的圖像傳輸?shù)?。在光束穿透的過程中，光經(jīng)圖像修改，使膠片上的內(nèi)容得以顯示。TEM 的原理與此相同，但它的電子是穿透（透射）超薄樣本而達(dá)到下面的檢測器。使用 TEM，您可以觀察到小到單個(gè)原子的細(xì)節(jié)信息，從而以Z高的分辨率展示了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)信息。隨著電子穿透物體，您還可以了解樣本的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而這一點(diǎn) SEM 無法實(shí)現(xiàn)。但是，TEM 只適用于薄到電子能夠穿透的樣本類型。這一變薄過程頗具技術(shù)難度，需要使用額外工具實(shí)現(xiàn)。 

總體而言，TEM 可實(shí)現(xiàn)無可比擬的細(xì)節(jié)程度，但只適用于部分標(biāo)本類型，且比 SEM 的使用要求更嚴(yán)苛。值得注意的是，諸如 cryo-EM（冷凍電子顯微鏡）（通常用于觀察?；?、無定形狀態(tài)的生物標(biāo)本）的更先進(jìn)技術(shù)，已經(jīng)大幅擴(kuò)展了 TEM 的功能。特別是，醫(yī)療保健行業(yè)可從 cryo-EM 目前揭示的分子及細(xì)胞級(jí)細(xì)節(jié)和機(jī)制信息中獲益。

一般來說，如果您想觀察相對(duì)大片區(qū)域，并且只需要了解表面的細(xì)節(jié)，SEM 是您的理想之選。如果您想以近似原子級(jí)的分辨率了解細(xì)微樣本的內(nèi)部細(xì)節(jié)，就要使用 TEM。