02电子显微.docx

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02电子显微

第二部份电子显微

1．磁透镜的像差是如何产生的?

如何来排除和减少像差?

答：

<1>像差分为两类：

几何像差和色差。

•几何像差是因为透镜磁场几何形状上的缺点而造成的。

几何要紧指球差和像散。

•色差是由于电子波的波长或能量发生必然幅度的改变而造成的。

<2>第一，采取稳固加速电压的方式可有效地减小色差。

第二，单一能量或波长的电子束照射样品物质时，将与样品原子的核外电子发生非弹性散射。

一样来讲，样品越厚，电子能量损失或波长转变幅度越大，色差散焦斑越大，透镜像分辩率越差。

因此应尽可能减小样品厚度，以利于提高透镜像的分辩率。

（球差：

球差即球面像差，是由电磁透镜磁场中，近轴区域对电子束的折射能力与远轴区域不同而产生的。

球差除阻碍分辨本领外，还会引发图像畸变。

像散：

是由透镜磁场非旋转对称引发的一种像差。

像散散焦斑与焦距差ΔfA成正比，透镜磁场非旋转对称性越明显，焦距差越大，散焦斑越大，透镜的分辨率越差。

像散能够用机械、静电或电磁式消像散器适本地加以补偿矫正。

）

2．电子束和固体样品作历时会产生哪些信号？

它们各具有什么特点？

答：

样品在电子束的轰击下会产生：

背散射电子，二次电子，吸收电子，透射电子，特点X射线，俄歇电子。

一、背散射电子是指被固体样品中的原子核或核外电子反弹回来的一部份入射电子。

用Ib示背散射电子流。

特点：

1）弹性背散射电子远比非弹性背散射电子所占的份额多；

2）能量高，例如弹性背散射，能量达数千至数万ev；

3）背散射电子束来自样品表面几百nm深度范围；

4）其产额随原子序数增大而增多；

5）用作形貌分析、成份分析（原子序数衬度）和结构分析（通道花腔）

二、二次电子在入射电子作用下被轰击出来并离开样品表面的样品原子的核外电子。

用IS表示二次电子流。

1）二次电子能量较低。

一样不超过50ev，大部份几ev；

2）来自表层5—10nm深度范围；

3）对样品表面化状态十分灵敏，因此能有效地反映样品表面的形貌；

4）其产额与原子序数间没有明显的依托关系。

因此，不能进行成份分析。

3、吸收电子：

入射电子进入样品后，经多次非弹性散射，能量损失殆尽，最后被样品吸收。

用IA示吸收电子流。

假设样品足够厚，透射电子流IT=0，那么有IA=I0-（Ib+IS）（I0—入射电子流）

1）吸收电子信号调制成图像，其衬度恰好和S、E或B、E信号调制图像衬度相反

2）与背散射电子的衬度互补。

入射电子束射入一个多元素样品中时，因Se产额与原子序数无关，那么背散射电子较多的部位（Z较大）其吸收电子的数量就减少，反之亦然；

3）吸收电子能产生原子序数衬度，即可用来进行定性的微区成份分析。

4、透射电子：

如样品足够薄，那么会有一部份入射电子穿过样品而成透射电子。

用IT示透射电子流。

1）透射电子信号由微区的厚度，成份和晶体结构决定

2）透射电子包括：

弹性散射电子和非弹性散射电子（各类不同能量损失，特点能量损失ΔE,与区域成份有关）可利用特点能量损失ΔE电子配合电子能量分析器进行微区成份分析。

即电子能量损失谱EELS。

五、特点X射线：

指原子的内层电子受到激发后，在能级跃迁进程中直接释放的具有特点能量和特点波长的一种电磁波辐射。

特点X射线的波长和原子序数间的关系服从莫塞莱定律。

（Z—原子序数，K、σ—常数）特点：

1）用特点值进行成份分析

2）来自样品较深的区域

六、俄歇电子：

若是原子内层电子在能级跃进程中释放出来的能量ΔE并非以X射线的形式发射出去，而是用这部份能量把空位层的另一个电子发射出去（或空位层的外层电子发射出去），这一个被电离的电子称为俄歇电子。

每种原子都有自己的特定壳层能量，因此它们的俄歇电子能量也各有特点值。

1）各元素的俄歇电子能量值很低，50~1500ev；

2）来自样品表面1—2nm范围。

其平均自由程很小（<1nm），较深区域产生的俄歇电子向表面运动时必然会因碰撞损失能量而失去特点值的特点。

因此，只有在距表面1nm左右范围内逸出的俄歇电子才具有特点能量。

因此它适合做表面分析。

3．分析电磁透镜对电子波的聚焦原理，说明电磁透镜的结构对聚焦能力的阻碍。

4．阻碍电磁透镜景深和焦长的要紧因素是什么？

景深和焦长对透射电子显微镜的成像和设计有何阻碍？

（1）景深：

阻碍它的因素有电磁透镜分辨率、孔径半角。

焦长：

阻碍它的因素有分辨率、像点所张的孔径半角、透镜放大倍数。

2·大的景深和焦长不仅使透射电镜成像方便，而且电镜设计荧光屏和相机位置超级方便。

5．消像散器的作用和原理是什么？

6．比较光学显微镜和电子显微镜成像的异同点。

电子束的折射和光的折射有何异同点？

答电子衍射与X射线衍射相较具有以下特点

1电子波的波长比X射线短得多因此在一样知足布拉格条件时它的衍射角度很小10-2rad而X射线最大衍射角可达/2。

2电子衍射产生斑点大致散布在一个二维倒易截面内晶体产生的衍射花腔能比较直观地反映晶体内各晶面的位向。

因为电子波长短用Ewald图解时反射球半径专门大在衍射角很小时的范围内反射球的球面可近似为平面。

3电子衍射用薄晶体样品其倒易点沿样品厚度方向扩展为倒易杆增加了倒易点和Ewald球相交截面机遇结果使略偏离布拉格条件的电子束也能发生衍射。

4电子衍射束的强度较大拍照衍射花腔时刻短。

因为原子对电子的散射能力远大于对X射线的散射能力

8．说明透射电子显微镜成像系统的要紧组成、安装位置、特点及其作用。

9．什么缘故TEM既能选区成像又能选区衍射？

如何才能做到二者所选区域的一致性。

在实际应用方面有和重要意义？

10．何谓衬度？

TEM能产生哪几种衬度象，是如何产生的，都有何用途

答：

衬度是指图象上不同区域间明暗程度的不同。

TEM能产生质厚衬度象、衍射衬度象及相位衬度象。

质厚衬度是由于样品不同微区间存在的原子序数或厚度的不同而形成的，适用于对复型膜试样电子图象作出说明。

晶体试样在进行电镜观看时，由于遍地晶体取向不同和（或）晶体结构不同，知足布拉格条件的程度不同，使得对应试样下表面处有不同的衍射成效，从而在下表面形成一个随位置而异的衍射振幅散布，如此形成的衬度，称为衍射衬度。

衍衬技术被普遍应用于研究晶体缺点。

若是透射束与衍射束能够从头组合，从而维持它们的振幅和位相，那么可直接取得产生衍射的那些晶面的晶格象，或一个个原子的晶体结构象。

这确实是相位衬度象，仅适于很薄的晶体试样（≈100Å）。

11．如何操作透射电子显微镜使其从成像方式转为衍射方式

12．哪些因素阻碍着透射电镜的分辨率？

它们的阻碍程度如何？

若是透射电镜的分辨率极高，现在它的景深和焦长如何？

13．图说明衍衬成像原理，并说明什么是明场像、暗场像和中心暗场像。

衍射成像原理：

设薄膜有A、B两晶粒，B内的某（hkl）晶面严格知足Bragg条件，或B晶粒内知足“双光束条件”，那么通过（hkl）衍射使入射强度I0分解为Ihkl和IO-Ihkl两部份；A晶粒内所有晶面与Bragg角相差较大，不能产生衍射。

υ明场成像:

只让中心透射束穿过物镜光栏形成的衍衬像称为明场镜。

ϖ暗场成像:

只让某一衍射束通过物镜光栏形成的衍衬像称为暗场像。

ω中心暗场像:

入射电子束相对衍射晶面倾斜角，现在衍射斑将移到透镜的中心位置，该衍射束通过物镜光栏形成的衍衬像称为中心暗场成像。

14．什么是衍射衬度?

它与质厚衬度有什么区别?

答：

由样品遍地衍射束强度的不同形成的衬度称为衍射衬度。

<1>非晶（复型）样品电子显微图像衬度是由于样品不同微区间存在原子序数或厚度的不同而形成的，即质厚衬度。

它是成立在非晶样品中原子对电子的散射和透射电子显微镜小孔径成像的基础上的。

<2>关于晶体薄膜样品而言，厚度大致均匀，原子序数也无不同，因此，不可能利用质厚衬度来取得图象反差，如此，晶体薄膜样品成像是利用衍射衬度成像，简称“衍射衬度”

16．聚光镜、物镜、中间镜和投影镜各自具有什么功能和特点？

透射电镜是以波长极短（@100kV）的电子束为照明源，用电磁透镜聚焦成像的一种高分辨率、高放大倍数的电子光学仪器。

由电子光学系统（镜筒：

分为照明系统、成像系统和观看记录系统）、电源及操纵系统及真空系统三部份组成。

1照明系统：

由电子枪、聚光镜和相应的平移队中、倾斜调剂装置组成。

提供一束亮度高、照明孔径角小、平行度好、束流稳固的照明源。

1）电子枪：

电子源。

发射并加速电子，并集聚成交叉点。

热电子源（加热时产生电子，W或LaB6）及场发射源（强电场作用下产生电子）

2）聚光镜：

聚光镜用来集聚电子抢射出的电子束，以最小的损失照明样品，调剂照明强度、孔径角和束斑大小。

一样采纳双聚光系统，第一聚光系统是强励磁透镜，束斑缩小率为10-15倍左右，将电子枪第一交叉口束斑缩小为φ1-5μm；第二聚光镜是弱励磁透镜，适焦时放大倍数为２倍左右。

结果在样品平面可取得φ2-10μm的照明电子束斑。

为减小像散，在C2下装一个消像散器，以校正磁场成轴对称性

2成像系统：

1）物镜：

用来形成第一幅高分辨率电子显微图象或电子衍射花腔的透镜。

投射电子显微镜分辨率的高低要紧取决于物镜。

因为物镜的任何缺点都将被成相系统中的其他透镜进一步放大。

是一个强励磁短焦距的透镜（f=1-3mm），像差小，放大倍数高，一样为100-300倍。

目前，高质量的物镜其分辨率可达mm左右。

取决于极靴的形状及加工精度。

物镜光阑（物镜后焦面处，减小像差提高衬度）

2）中间镜：

一个弱励磁的长焦距变倍率透镜，可在0-20倍范围调剂。

当放大倍数大于1时，用来进一步放大物镜像；当放大倍数小于1时，用来缩小物镜像。

在电镜操作进程中，要紧利用中间镜的可变倍率来操纵电镜的总放大倍数。

若是把中间镜的物平面和物镜的像平面重合，那么在荧光屏上取得一幅放大像，这确实是电子显微镜中的成像操作；若是把中间镜的物平面和物镜的背焦面重合，在在荧光屏上取得一幅电子衍射花腔，这确实是电子显微镜中的电子衍射操作。

3）投影镜：

把中间镜放大（或缩小）的像（或电子衍射花腔）进一步放大，并投影到荧光屏上，它和物镜一样，是一个短聚焦的强磁透镜。

投影的励磁电流是固定的，因为成像的电子束进入透镜时孔径角很小，因此它的景深和焦长都超级大。

即便改变中间竟的放大倍数，是显微镜的总放大倍数有专门大的转变，也可不能阻碍图象的清楚度。

17．何为可动光阑？

第二聚光镜光阑、物镜光阑和选区光阑在电镜的什么位置？

它们各具有什么功能？

1）第二聚光镜光阑：

在双聚光镜系统中,光阑常安装在第二聚光镜的下方；其作用是限制照明孔径角；孔径直径20-400μm，一样分析历时，光阑孔直径用200-300μm，作微束分析时，采纳小孔径光阑第二聚光镜光阑

2）物镜光阑:

又称衬度光阑,通常它被放在物镜的后焦面上。

提高像衬度；减小孔径角，从而减小像差；进行暗场成像。

光阑孔20-120μm

结构设计：

由无磁金属制成（Pt、Mo等）。

由于小光阑孔容易污染，高性能电镜经常使用抗污染光阑或自洁光阑。

光阑孔周围开口，电子束照射后热量不易散出，处于高温状态，污染物不易沉积。

光阑常做成四个一组的光阑孔，通过光阑杆的分档机构按需要依次插入

3）选区光阑：

其作用是便于分析样品上的一个微小区域。

一样都放在物镜的像平面位置，能够达到放置在样品平面上的成效，但光阑能够做的更大些。

光阑孔径范围20-400μm，若是物镜的放大倍数是50，那么一个直径为50μm的光阑能够选择样品上1μm的微区。

18．照明系统的作用是什么？

它应知足什么要求？

答：

作用：

提供一束亮度高、照明孔径角小、平行度高、束斑小、束流稳固的照明源。

为知足明场和暗场成像需要，照明束可在20-30范围内倾斜。

19．成像系统的要紧组成及其特点是什么？

答：

由物镜、物镜光栏、选区光栏、中间镜（一、2）和投影镜组成

1）物镜：

用来取得第一幅高分辨率电子显微图像或电子衍射花腔的透镜。

电镜的分辨率要紧取决于物镜，必需尽可能降低像差。

物镜一样为强励磁、短焦透镜（f=1-3mm）,放大倍数100—300倍，目前，高质量的物镜其分辨率可达。

2）物镜光栏：

装在物镜背焦面，直径20—120um，无磁金属制成（Pt、Mo等）作用是提高像衬度减小孔径角，从而减小像差进行暗场成像

3）选区光栏：

装在物镜像平面上，直径20-400um，对样品进行微区衍射分析

4）中间镜是一个弱励磁、长焦距、变倍率透镜，放大倍数可调剂0—20倍，作用是操纵电镜总放大倍数，成像/衍射模式选择

5）投影镜：

短焦、强磁透镜，进一步放大中间镜的像。

投影镜内孔径较小，使电子束进入投影镜孔径角很小。

目前，一样电镜装有附加投影镜，用以自动校正磁转角。

20．别离说明成像操作与衍射操作时各级透镜（像平面与物平面）之间的相对位置关系，并画出光路图。

若是把中间镜的物平面和物镜的像平面重合，那么在荧光屏上取得一幅放大像，这确实是电子显微镜中的成像操作，如图（a）所示。

若是把中间镜的物平面和物镜的后焦面重合，那么在荧光屏上取得一幅电子衍射花腔，这确实是电子显微镜中的电子衍射操作，如图（b）所示。

21．样品台的结构与功能如何？

它应知足哪些要求？

答：

样品台的作用是承载样品，并使样品能作平移、倾斜、旋转，以选择感爱好的样品区域或位向进行观看分析。

透射电镜的样品台是放置在物镜的上下极靴之间，由于那个地址的空间很小，因此透射电镜的样品台很小，一般是直径3mm的薄片。

侧插式倾斜装置。

要求超级严格。

第一必需使样品台牢固地夹持在样品座中并维持良好的热，电接触，减小因电子散射引发的热或电荷堆积而产生样品的损伤或图像漂移。

平移是任何样品的最大体的动作，通常在2个彼此垂直方向上样品平移最大值为±1mm，以确保样品上大部份区域都能观看到，样品平移机构要有足够的机械密度，无效行程应尽可能小。

在照相曝光期间样品图像漂移量应小于相应情形下的显微镜的分辨率。

22．别从原理、衍射特点及应用方面比较X射线衍射和透射电镜中的电子衍射在材料结构分析中的异同点。

23．给出简单立方、面心立方、体心立方晶体结构电子衍射发生消光的晶面指数规律。

24．假定需要衍射分析的区域属于未知相，但依照样品的条件能够分析其为可能的几种结构之一，试依照你的明白得给出衍射图标定的一样步骤。

25．请导出电子衍射的大体公式，说明其物理意义，并论述倒易点阵与电子衍射图之间有何对应关系?

26．说明多晶、单晶及非晶衍射花腔的特点及形成原理。

1）多晶体的电子衍射花腔是一系列不同半径的同心圆环。

其取向完全混乱，可看做一个单晶体围绕一点在三维空间内旋转，故其倒易点是以倒易原点为圆心，（hkl）晶面间距的倒数为半径的倒易球，与反射球相截为一个圆。

所有能产生衍射的点都扩展为一个圆环。

2）单晶体的电子衍射花腔由排列的十分整齐的许多斑点组成。

倒易原点周围的球面可近似看做是一个平面，故与反射球相截的是而为倒易平面，在这平面上的倒易点阵都座落在反射球面上，相应的晶面都知足Bragg方程，因此，单电子的衍射谱是而为倒易点阵的投影，也确实是某一特点平行四边形平移的花腔。

当单晶体较厚时，由于散射因素的阻碍会显现除衍射花腔外的一明一暗线对的菊池衍射花腔。

3）非晶态物质的电子衍射花腔只有一个漫散的中心斑点。

非晶没有整齐的晶格结构

27．分析电子衍射与x射线衍射有何异同?

28．产生电子衍射的必要条件与充分条件是什么？

29．试推导电子衍射的大体公式，并指出Lλ的物理意义。

30．简述单晶子电子衍射花腔的标定方式。

31．如何进行一未知晶体结构的电子衍射花腔标定？

如何增加标定的正确性？

32．欲对一微小区域（um,nm量级）进行成份分析，在操作方式上能够通过那些手腕进行定量和定性分析？

33．标定以下图电子衍射花腔，表达衍射花腔的标定程序（步骤）。

图中OA=，OB=，OC=；已知Lλ=。

34．扫描电镜的分辨率受哪些因素阻碍?

用不同的信号成像时，其分辨率有何不同?

所谓扫描电镜的分辨率是指用何种信号成像时的分辨率?

答：

阻碍分辨率的三大因素：

1）电子束束斑大小

2）检测信号类型

3）检测部位原子序数

SEM的分辨率高低与检测信号种类有关。

36．

（1）试说明电子束入射固体样品表面激发的要紧信号、要紧特点和用途。

（2）扫描电镜的分辨率受哪些因素阻碍?

给出典型信号成像的分辨率，并说明缘故。

（3）二次电子（SE）信号要紧用于分析样品表面形貌，说明其衬度形成原理。

（4）用二次电子像和背散射电子像在显示表面形貌衬度时有何相同与不同的地方?

37．扫描电镜的成像原理与透射电镜有何不同?

答：

SEM是由电子光学系统，信号搜集处置、图像显示和纪录系统，真空系统三部组成。

透射电镜成像是平行光照射到一个光栅时，通过聚光镜中间镜投影镜，放大倍数是三镜的乘积。

扫描电镜成像是通过聚光镜集聚电子枪发射出来的电子束，扫描线圈对试样表面进行逐点扫描，并与试样彼此作用激发出各类信号（如二次电子），这些信号通事后续的同步检测、放大后，最终在设于镜体外的显像管（CRT）荧光屏上形成一幅反映试样表面形貌、组成及其他信息的扫描图像。

区别：

TEM的放大倍数M=物镜*中间镜*投影镜；SEM是通过扫描电圈，逐点扫描逐点成像，荧光屏与物镜上是对应的，时刻与空间是一致的。

一次性透射，同时成像M=Ac/As（Ac为在荧光屏上的幅度，As为在扫描镜上的幅度）

38．要分析钢中碳化物成份和基体中碳含量，应选用哪一种电子探针仪?

什么缘故?

39．扫描电镜的分辨率受哪些因素阻碍?

用不同的信号成像时，其分辨率有何不同?

所谓扫描电镜的分辨率是指用何种信号成像时的分辨率?

40．二次电子像和背散射电子像在显示表面形貌衬度时有何相同与不同的地方?

说明二次电子像衬度形成原理。

41．扫描电子显微镜的放大倍数是如何调剂的？

试和透射电子显微镜作一比较。

答：

和光学显微镜相较，扫描电子显微镜具有能持续改变放大倍率，高放大倍数，高分辨率的优势；扫描电镜的景深专门大，专门适合断口分析观看；背散射电子成像还能够显示原子序数衬度。

和透射电子显微镜相较，扫描电镜观看的是表面形貌，样品制备方便简单。

SEM的放大倍数是通过扫描放大操纵器调剂的，光栅扫描的情形下，扫描区域一样是正方形的，对高分辨率显像管，其最小光点尺寸为，当显像管荧光屏尺寸为100×100mm时，一幅图像约由1000条扫描线组成。

透射电子显微镜的放大倍数是指电子图像关于所观看的试样区的线性放大倍数率。

调剂物镜励磁电流，减少透镜利用数量减小和减小透镜放大倍数。

42．表面形貌衬度和原子序数衬度各有什么特点？

答：

表面形貌衬度是由于试样表面形貌不同而形成的衬度。

利用对试样表面形貌转变灵敏的物理信号调制成像，能够取得形貌衬度图像。

形貌衬度的形成是由于某些信号，如二次电子、背散射电子等，其强度是试样表面倾角的函数，而试样表面微区形貌不同事实上确实是各微区表面相关于入射电子束的倾角不同，因此电子束在试样上扫描时任何两点的形貌不同，表现为信号强度的不同，从而在图像中形成显示形貌的衬度。

二次电子像的衬度是最典型的形貌衬度。

由于二次电子信号要紧来自样品表层5-10nm深度范围，它的强度与原子序数没有明确的关系，而仅对微区刻面相关于入射电子束的位向十分灵敏，且二次电子像分辨率比较高，因此专门适用于显示形貌衬度。

原子序数衬度是由于试样表面物质原子序数（或化学成份）不同而形成的衬度。

利用对试样表面原子序数（或化学成份）转变灵敏的物理信号作为显像管的调制信号，能够取得原子序数衬度图像。

背散射电子像、吸收电子像的衬度都含有原子序数衬度，而特点X射线像的衬度确实是原子序数衬度。

粗糙表面的原子序数衬度往往被形貌衬度所掩盖，为此，关于显示原子序数衬度的样品，应进行磨平和抛光，但不能浸蚀

43．为波谱仪和能谱仪？

说明其工作的三种大体方式，并比较波谱仪和能谱仪的优缺点。

44．举例说明电子探针的三种工作方式（点、线、面）在显微成份分析中的应用。

46．和波谱仪相较，能谱仪在分析微区化学成份时有哪些优缺点？

答：

47．表达STM和AFM的分析测试原理，比较STM和AFM的异同点。

答：

电子隧道效应是扫描隧道显微镜的技术基础。

金属中处于费米能级（EF）的自由电子，假假想溢出金属表面，必需取得足以克服金属表面逸出功（φ）的能量。

量子力学理论以为，由于金属中自由电子具有波动性，电子波（ψ）向表面传播，在碰到边界时，一部份被反射，而另一部份那么可透过边界，从而形成金属表面的电子云，当两金属靠得很近时（通常小于1nm），其表面的电子云将彼此渗透（透射波彼此重叠），这种现象称为隧道效应。

假设在两金属中加上小的电压（可称为偏压），那么将在两金属间形成电流，称为隧道电流。

STM工作时，在样品和具有原子尺度的针尖间加必然电压，当二者间的距离小于必然值时，由于量子隧道效应，样品和针尖间产生隧道电流。

隧道电流的方向有偏压极性决定，是电子波函数重叠的量度，与针尖和样品之间距离S和平均功函数Φ有关。

扫描探针一样采纳直径小于1mm的细金属丝，如钨丝、铂―铱丝等；被观测样品应具有必然导电性才能够产生隧道电流。

隧道电流强度对针尖与样品表面之间距超级灵敏，若是距离S减小，隧道电流I将增加一个数量级，因此，利用电子反馈线路操纵隧道电流的恒定，并用压电陶瓷材料操纵针尖在样品表面的扫描，那么探针在垂直于样品方向上高低的转变就反映出了样品表面的起伏，见图1（a）。

将针尖在样品表面扫描时运动的轨迹直接在荧光屏或记录纸上显示出来，就取得了样品表面态密度的散布或原子排列的图象。

这种扫描方式可用于观看表面形貌起伏较大的样品，且可通过加在z向驱动器上的电压值推算表面起伏高度的数值，这是一种经常使用的扫描模式。

关于起伏不大的样品表面，能够操纵针尖高度守恒扫描，通过记录隧道电流的转变亦可取得表面态度的散布。

这种扫描方式的特点是扫描速度快，能够减少噪音和热漂移对信号的阻碍，但一样不能用于观看表面起伏大于1nm的样品。

在Vb和I维持不变的扫描进程中，若是功函数随样品表面的位置而异，也一样会引发探针与样品表面间距S的转变，因此也引发操纵针尖高度的电压Vz的转变。

如样品表面原子种类不同，或样品表面吸附有原子、分子时，由于不同种类的原子或分子团等具有不同的电子态密度和功函数，现在扫描隧道显微镜（STM）给出的等电子态密度轮廓再也不对应于样品表面原子的起伏，而是表面原子起伏与不同原子和各自态密度组合后的综合成效。

扫描隧道显微镜（STM）不能区分这两个因素，但用扫描隧道谱（STS）方式却能区分。

利用表面功函数、偏置电压与隧道电流之间的关系，能够取得表面电子态和化学特性的有关信息。

原子力显微镜的大体原理是：

利用针尖，通过杠杆或弹性元件把针尖轻轻压在待测表面上，使针尖在待测表面上作光栅扫描，或针尖固定，表面相对针尖作相应移动，针尖随表面的凹凸作起伏运动，用光学或电学方式测量起伏位移随位置的转变，于是取得表面三维轮廓图。

原子力显微镜（AFM）与扫描隧道显微镜（STM）的相同点是具有高分辨率，可取得样品三维结构，在不同的环境下工作；原子力显微镜（AFM）与扫描隧道显微镜（STM）最大的不同在于并非利用电子隧道效应，而是利用原子之间的范德华力（VanDerWaalsForce）作用来呈现样品的表面特性。

原子力显微镜适合导体、半导体和绝缘体，扫描隧道显微镜仅适合导体。