掃描電子顯微鏡已成為表征物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)不可或缺的儀器。在掃描電鏡中，電子束與試樣的物質(zhì)發(fā)生相互作用，可產(chǎn)生二次電子、特征X射線、背散射電子等多種的信號(hào)，通過(guò)采集二次電子、背散射電子得到有關(guān)物質(zhì)表面微觀形貌的信息，背散射電子衍射花樣得到晶體結(jié)構(gòu)信息，特征X-射線得到物質(zhì)化學(xué)成分的信息，這些得到的都是接近樣品表面的信息。

在sem掃描電鏡上配置透射附件，應(yīng)用透射模式可得到物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息，使其既有掃描電鏡的功能，又具備透射電鏡的功能，與透射電鏡相比，由于其加速電壓低，所以可顯著減少電子束對(duì)樣品的損傷，而且可大大提高圖像的襯度，特別適合于有機(jī)高分子、生物等軟材料樣品的透射分析。

掃描透射像的形成原理

在sem掃描電鏡中，電子束與薄樣品相互作用時(shí)，會(huì)有一部分電子透過(guò)樣品，這一部分透射電子也可用來(lái)成像，其形成的像就是掃描透射像

掃描電鏡的STEM圖像跟透射電鏡類(lèi)似，也分為明場(chǎng)像和暗場(chǎng)像，明場(chǎng)像的探測(cè)器安裝在sem掃描電鏡樣品的正下方，當(dāng)入射電子束穿過(guò)樣品后，散射角度較小的電子經(jīng)過(guò)光闌孔選擇后進(jìn)入明場(chǎng)探測(cè)器形成透射明場(chǎng)像，散射角比較大的電子經(jīng)DF-STEM電極板反射，由二次電子探頭接受形成暗場(chǎng)像。由于掃描電鏡中暗場(chǎng)像的信號(hào)較弱，在此我們主要討論明場(chǎng)像。

透射像的襯度

透射電子像的形成主要是入射電子束與樣品發(fā)生相互作用，當(dāng)電子束穿過(guò)樣品逸出下表面時(shí)，電子束的強(qiáng)度發(fā)生了變化，從而投影到熒光屏上的強(qiáng)度是不均勻的，這種強(qiáng)度不均勻就形成了透射像。通常以襯度來(lái)描述透射電子所成的像，襯度指樣品電子像上相鄰區(qū)域的電子束強(qiáng)度差，即圖像的對(duì)比度，可以下式表示:

式中，1為電子像中樣品區(qū)域的電子束強(qiáng)度，12為相鄰區(qū)域的電子束強(qiáng)度。通常，人眼不能分辨小千5%的襯度差別，其至區(qū)分10%的襯度差別也有困難，但是用CCD相機(jī)等記錄下數(shù)字化的電子化圖像，再進(jìn)行處理可增大襯度使人眼能夠分辨。

電子束被樣品散射后，根據(jù)樣品的性質(zhì)不同，電子束的振幅和相位會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變，形成振幅襯度像和相位襯度像，其中由于樣品的質(zhì)量或者厚度的差異造成的透射電子束強(qiáng)度的差異而形成的襯度稱(chēng)為質(zhì)厚襯度，非晶材料的透射像襯度主要為質(zhì)厚襯度像。入射電子透過(guò)樣品時(shí)碰到的原子數(shù)越多即樣品越厚，或者樣品原子核庫(kù)侖電場(chǎng)越強(qiáng)即原子序數(shù)或密度越大，被散射的大角度的電子越多，被擋在物鏡光闌之外越多，成像系統(tǒng)接受的電子數(shù)越少，那么襯度高，反之襯度越低。

生物、有機(jī)高分子類(lèi)樣品主要由輕元素組成，原子序數(shù)相差小，對(duì)電子的散射幾率小，因此襯度低，通過(guò)降低加速電壓的方法可提高襯度。