在材料研發(fā)的過(guò)程中，檢測材料的形貌細節和品質(zhì)，需要全面地了解樣品。掃描電鏡是科學(xué)研究過(guò)程中強有力的表征工具，高分辨成像可以揭示材料細節?，F在一些比較gao端的掃描電鏡可以提供一種先進(jìn)的成像技術(shù)--透射模式（Scanning transmission eletron microscopy，STEM），這種成像模式可以呈現出與 SEM 圖像不同的信息。
STEM 模式和 SEM 成像效果有什么不同？
以導電納米復合材料的研究為例，不同制備方法得到的碳納米管的厚度和長(cháng)度有所不同。對碳納米管進(jìn)行準確的表征非常重要（包括長(cháng)寬比），因為這些參數直接影響了復合材料的機械性能和導電性能。
但是在實(shí)際的表征過(guò)程中，通常很容易忽略一些細節。以下是碳納米管的二次電子模式（SED）和掃描透射模式（STEM）下的成像效果。
碳納米管的 SED 圖（上）和 STEM 圖（下）
在掃描電鏡的 SED 圖中可以直觀(guān)顯示碳納米管的粗細，以及碳納米管之間的交織狀態(tài)。但是在 STEM 圖中，可以看到隱藏在 3D 結構中的小顆粒，這些顆粒在 SEM 圖中是無(wú)法看到的。
STEM 模式有哪些成像模式？
STEM 成像包括明場(chǎng)像（bright field，簡(jiǎn)稱(chēng) BF），暗場(chǎng)像（dark field，簡(jiǎn)稱(chēng) DF）以及高角度環(huán)形暗場(chǎng)像（high-angle annular dark field，簡(jiǎn)稱(chēng) HAADF）。
明場(chǎng)（BF）、暗場(chǎng)（DF）和高角度環(huán)形暗場(chǎng)（HAADF）成像示意圖和成像對比圖
BF 像
主要是樣品正下方同軸的探測器接收透射電子和部分散射電子。影響明場(chǎng)像襯度（Contrast）的主要因素是樣品的厚度和成分。樣品越厚，原子序數（Z）越大，穿透樣品的電子越少，圖像就越暗，因此 BF 像對輕元素（Z 較?。┍容^敏感。
DF 像
主要是樣品下方非同軸位置的探測器接收散射電子信號。
HAADF 像
主要是接收高角度的非相干散射電子信號。原子序數（Z）越大，散射角也越大，原子核對入射電子的散射作用越強，圖像上更亮。因此又被稱(chēng)為 Z 襯度像。
應用案例
三種成像模式各有特點(diǎn)，具有不同的成像優(yōu)勢，可以根據樣品情況搭配使用，成像結果進(jìn)行互相驗證。
案例一：煙草花葉病毒
煙草花葉病毒的 BSE 像、BF 像、 DF 像和 HAADF 像
對比掃描電鏡的背散射電子圖像（BSE），桿狀的煙草花葉病毒在 BF 模式下更加直觀(guān)。BF 模式更適合觀(guān)察輕元素（Z 較?。?，輕元素散射作用較弱，因此在 HAADF 模式下較難清晰觀(guān)測細節。
而桿狀煙草花葉病毒周?chē)^厚的脂質(zhì)球，電子較難穿透，BF 像上相對較暗。在 DF 模式下，密度較大的脂質(zhì)球表現出較強的衍射，因此在 DF 像上相對較亮。
案例二：多壁碳納米管及其催化劑
根據成像特點(diǎn)，圖 A 的 BF 像，紅色標記部位可能是原子序數（Z）更大的催化劑的位置（并不絕對）。但是在圖 B 的 HAADF 像上，紅色標記位置，并未顯示為明顯的“亮點(diǎn)"，而黃色標記部位才是真正的催化劑存在的位置?？梢钥闯?HAADF 成像在類(lèi)似案例中可以體現出高 Z 襯度關(guān)聯(lián)性的成像優(yōu)勢。
以上案例均使用飛納電鏡最新發(fā)布的產(chǎn)品 -- Phenom Pharos STEM 臺式場(chǎng)發(fā)射 SEM-STEM 電子顯微鏡拍攝。
作為臺式場(chǎng)發(fā)射 SEM-STEM 電子顯微鏡，在較低的加速電壓下，減少了電子束對樣品的損傷，顯著(zhù)提高了圖像的襯度。在臺式掃描電鏡下即可快速獲得高分辨的 BF 像、DF 像、HAADF 像，且支持用戶(hù)自定義成像。
