電子顯微鏡是以電子束為照明源，通過電子流對樣品的透射或反射及電磁透鏡的多級放大后在熒光屏上成像的大型儀器。光學顯微鏡利用可見光照明，將微小物體形成放大影像的光學儀器。概括起來，電鏡與光鏡主要有以下幾個方面的區別：
（1）照明源不同
電鏡所用的照明源是電子槍發出的電子流，而光鏡的照明源是可見光(日光或燈光)，由于電子流的波長遠短于光波波長，故電鏡的放大及分辨 率顯著地高于光鏡。
（2）透鏡不同
電鏡中起放大作用的物鏡是電磁透鏡(能在中央部位產生磁場的環形電磁線圈)，而光鏡的物鏡則是玻璃磨制而成的光學透鏡。電鏡中的電磁透鏡共有三組，分別與光鏡中聚光鏡、物鏡和目鏡的功能相當。
（3）成像原理不同
在電鏡中，作用于被檢樣品的電子束經電磁透鏡放大后打到熒光屏上成 像或作用于感光膠片成像。其電子濃淡的差別產生的機理是，電子束作用于被檢樣品時，入射電子與物質的原子發生碰撞產生散射，由于樣品不同部位對電子有不同散射度，故樣品電子像以濃淡呈現。而光鏡中樣品的物像以亮度差呈現，它是由被檢樣品的不同結構吸收光線多少的不同所造成的。
（4）分辨率
光學顯微鏡因為光的干涉與衍射作用，分辨率只能局限于02-05um之間。電子顯微鏡因為采用電子束作為光源，其分辨率可達到1-3nm之間，因此光學顯微鏡的組織觀察屬于微米級分析，電子顯微鏡的組織觀測屬于納米級分析。
（5）景深
一般光學顯微鏡的景深在2-3um之間，因此對樣品的表面光滑程度具有*的要求，所以制樣過程相對比較復雜。掃描電鏡的精神則可高達幾個毫米，因此對樣品表面的光滑程度幾何沒有任何要求，樣品制備比較簡單，有些樣品幾何無需制樣。體式顯微鏡雖然也具有比較大的景深，但其分辨率卻非常的低。
（6）所用標本制備方式不同
電鏡觀察所用組織細胞標本的制備程序較復雜，技術難度和費用都較高，在取材、固定、脫水和包埋等環節上需要特殊的試劑和操作，后還需將包埋好的組織塊放人超薄切片機切成50～100nm厚的超薄標本片。而光鏡觀察的標本則一般置于載玻片上，如普通組織切片標本、細胞涂片標本、組織壓片標本和細胞滴片標本。
（7）應用領域
光學顯微鏡主要用于光滑表面的微米級組織觀察與測量，因為采用可見光作為光源因此不僅能觀察樣品表層組織而且在表層以下的一定范圍內的組織同樣也可被觀察到，并且光學顯微鏡對于色彩的識別非常敏感和準確。電子顯微鏡主要用于納米級的樣品表面形貌觀測，因為掃描電鏡是依靠物理信號的強度來區分組織信息的，因此掃描電鏡的圖像都是黑白的，對于彩色圖像的識別掃描電鏡顯得無能為力。掃描電鏡不僅可以觀察樣品表面的組織形貌，通過使用eds、wds、ebsd等不同的附件設備，掃描電鏡還可進一步擴展使用功能。通過使用eds、wds輔助設備，掃描電鏡可以對微區化學成分進行分析，這一點在失效分析研究領域由為重要。使用ebsd，掃描電鏡可以對材料的晶格取向進行研究。

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