电子显微镜

扫描电子显微镜（SEM）采用较低功率的电子束使样品成像并与其相互作用。电子检测器可以区分表面的二次电子和较深区域的背散射电子。其中，二次电子由电子束和样品原子之间的非弹性相互作用产生，而背散射电子则由电子束和样品之间的弹性相互作用产生。SEM几乎无需制备样品过程，并且比其他电子显微镜快得多，且限制更小。大型（200毫米左右）样品在样品台上固定后可以直接成像。SEM通常采用能量色散X射线谱（EDS或EDX）来绘制样品内部元素的分配图。电子束诱导电流（EBIC）和阴极发光（CL）是用于分析样品的高质量图像和光电性质的其他方法。

透射电子显微镜（TEM）采用高能量电子束使电子穿过样品，从而构建最高分辨率的二维图像。通过TEM可以分析纳米材料，揭示其原子尺度结构和组成信息。为不同类型的纳米材料选择合适的样品台（TEM支架）是获得最详细信息的关键。当样品太厚时，首先须将其切薄到足以让电子穿过的程度（理想情况下为100纳米或更小）。然后将这些TEM样品固定在TEM支架上，并用聚焦的强流电子束在超高真空条件下进行分析。TEM利用穿过样品的电子的选区衍射（SAD）来获取样品材料的晶体学信息。电子能量损失谱（EELS）和能量色散X射线谱（EDX）是测定原子组成、化学键、电学性质和局部材料厚度的分析方法。

扫描透射电子显微镜（STEM）扫描一束穿过样品的聚焦的电子束（通常光斑尺寸为0.05-0.2纳米），从而同时完成成像和光谱绘制，使空间信息和光谱数据直接关联起来。