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扫描电子显微镜（SEM）则采用了不同的成像原理。SEM 中的电子束在样品表面进行扫描，通过检测从样品表面激发出来的二次电子、背散射电子等信号来构建图像。SEM 能够提供样品表面的三维形貌和微观结构信息，具有较大的景深和较高的分辨率。它在材料表面分析、地质研究、生物样品表面形态观察等方面具有广泛的应用。
例如，在纳米材料的研究中，STEM 可以地确定纳米颗粒的尺寸、形状和成分分布，为纳米技术的发展提供重要的支持。 电子显微镜的工作原理涉及到一系列复杂的物理过程和技术。为了产生稳定而高强度的电子束，需要使用电子枪，常见的有热阴极电子枪和场发射电子枪。
电子枪发射出的电子经过加速和聚焦后，形成一束狭窄而高能的电子束。在电子束与样品相互作用的过程中，会产生多种信号，如透射电子、二次电子、背散射电子、特征 X 射线等。这些信号被探测器接收和处理，然后通过计算机系统转化为图像。
为了确保电子显微镜的高分辨率和稳定性，还需要在真空环境中工作，以减少电子与气体分子的碰撞和散射。 电子显微镜的应用领域极为广泛，涵盖了材料科学、生命科学、化学、物理学等多个学科。在材料科学中，电子显微镜可以用于研究金属、陶瓷、聚合物等材料的微观结构和性能关系，为材料的研发和改进提供依据。
例如，近年来发展起来的冷冻电子显微镜技术（Cryo-Electron Microscopy，Cryo-EM）在生物大分子结构研究中取得了重大突破。通过将样品快速冷冻在低温下，保持其天然状态，Cryo-EM 能够解析出高分辨率的生物大分子结构，为药物研发和疾病治疗提供了重要的结构基础。
电子显微镜作为探索微观世界的强大工具，已经在众多科学领域取得了显著的成就。它不仅帮助我们揭示了物质的微观结构和生命的奥秘，也为科学技术的发展提供了重要的支撑。相信在未来，电子显微镜将继续发挥其特的优势，为人类探索未知世界带来更多的惊喜和突破。
