电子显微镜 (EM) 使我们能够观察到比我们用肉眼甚至熟悉的光学显微镜看到的世界小得多的世界。电子显微镜使用电子来“观察”小物体，就像光束让我们在光学显微镜下观察周围环境或物体一样。借助 EM，我们可以观察昆虫羽毛般的鳞片、细胞的内部结构、单个蛋白质甚至金属合金中的单个原子。

最常见的两种电子显微镜类型是透射(TEM) 和扫描(SEM) 系统，但这两种仪器之间的差异可能相当细微。我们希望在这里为想要开始使用这种强大技术的个人提供基本的入门知识。

扫描电子显微镜（SEM）

想象一下，您身处一间漆黑的房间，手电筒光线微弱。为了探索周围环境，您可能会用手电筒扫过房间，就像有人在读书一样：从左到右，从上到下。SEM 的功能类似，它用电子束扫过样品并记录反弹的电子。这种技术可以让您看到几乎任何样品的表面，从工业金属到地质样品，再到孢子、昆虫和细胞等生物标本。虽然 SEM 无法像 TEM 那样看到同样精细的特征，但它的速度更快、限制更少，有时可以在有限的样品制备或无需样品制备的情况下进行。

透射电子显微镜 (TEM)

当电影院放映电影时，光线会穿过胶片上的图像。当光束穿过时，它会被图像修改，然后显示胶片的内容。TEM 的工作原理相同，但电子会穿过或传输超薄样品到下面的探测器。TEM 允许您观察小到单个原子的细节，以最高的分辨率提供前所未有的结构信息。当它穿过物体时，它还可以为您提供有关内部结构的信息，这是 SEM 无法提供的。然而，TEM 仅限于足够薄的样品，可以让电子穿过它们。这种减薄过程在技术上具有挑战性，需要额外的工具才能完成。

细菌的 SEM（左）和 TEM（右）图像。SEM 显示表面上的大量细菌（绿色），而 TEM 图像则显示单个细菌的内部结构

总体而言，TEM 提供了无与伦比的细节，但只能用于有限范围的标本，并且往往比 SEM 要求更高。值得注意的是，诸如低温电子显微镜（一种观察玻璃化、无定形状态的典型生物标本的方法）之类的先进技术已大大扩展了 TEM 的功能。特别是，生物医学和制药研究可能会受益于低温电子显微镜可以揭示的分子和细胞细节。

一般来说，如果您需要观察相对较大的区域，并且只需要表面细节，SEM 是理想的选择。如果您需要以接近原子的分辨率观察小样本的内部细节，TEM 将是必需的。