激光共聚焦显微镜、扫描电镜、原子力显微镜的区别和关联成像进展

激光共聚焦显微镜，扫描电镜，原子力显微镜是目前科研领域用的比较多的成像系统。近年来，随着技术的不断发展，各种系统关联应用成为一个趋势，本文简单整理一下各种显微镜的区别及关联进展情况。

一、极限分辨率不同, 缘于放大信号源的差异

激光共聚焦：极限分辨率 150nm. 采用极纯单色短波可见光做光源成像，通过更换物镜可改变分辨率和图像质量。

扫描电镜：根据电子枪发射原理不同，当前技术的极限分辨率20nm~0.8nm. 采用电子光学成像。主要通过改变电磁透镜的焦距来改变分辨率。

原子力显微镜：极限分辨率0.1nm，采用杠杆放大激光测距成像！扫描针尖的曲率半径决定分辨率。二、扫描驱动方式不同

激光共聚焦：激光光源非常细，使用计算机控制的激光转镜控制激光扫描范围和扫描速度，从而控制放大倍数和图像质量。

扫描电镜：计算机控制的扫描线圈控制电子束扫描范围和扫描速度，从而调节放大倍数和图像质量。

原子力显微镜：计算机控制的压电位移传感器驱动样品台X,Y 方向扫描，实现扫描范围和扫描速度调控，从而改变放大倍数和图像质量。

三、立体成像的差别

激光共聚焦：通过纳米精度步进电机驱动样品在Z轴方向逐层成像，然后软件将设定的各层图像合成清晰立体图像。

图像景深是Z周驱动范围决定.

扫描电镜： 单帧图像具有很大景深，但属于二维图像，通过立体对技术可实现三维成像。

原子力显微镜：成像的本质就是测量表面每个像素点的高低，描绘出立体形貌。所以每个像素Z方向的数据必须是精确的，否则形貌不准确。传统采用管式驱动器，X/Y方向摇摆扫描，造成图像失真，再现性差。最新的采用独立X、Y扫描驱动器，形貌精确。

四、工作环境差别

激光共聚焦和原子力显微镜可以在大气环境中进行测试样品

一般扫描电镜必须在高真空环境下进行测试样品

五、应用范围差别

激光共聚焦：几倍 ~ 几千倍，样品制备简单

扫描电镜 ：几倍~几十万倍，样品制备稍微复杂一些，但总体也很简单

原子力显微镜：几万倍~几千万倍， 要求样品非常平坦，样品制备很难。例如A4纸过于粗糙，无法观测。

系统关联最新进展

激光共聚焦与扫描电镜关联，2013年推出的SHUTTER & FIND可以整合激光共聚焦和扫描电镜，也有其它几个品牌合作推出此类系统

应用举例- 通过扫描电镜，白光共聚焦显微镜进行石墨烯特性研究 

 原子力显微镜AFM与扫描电镜SEM关联成像（CPEM ）

捷克原子显微镜厂家Nenovision 2016年推出litescope，并且专利CPEM技术，已经在，FEI，日本电子，Tescan等电镜平台测试完成，系统已经在欧洲销售。

整合了AFM和SEM的技术优势，即插即用的解决方案–方便使用

同时具备

SEM – 图像, 化学分析, 表面修饰

AFM – 3D 表面形貌，粗糙度，导电性，电子特性

应用举例：石墨烯覆盖的金纳米颗粒细节研究