好的，电子显微镜主要根据电子束与样品相互作用的方式以及成像原理的不同，可以分为以下几大类。下面我将为您详细梳理：
一、主要分类概览
电子显微镜的核心分类如下图所示，主要基于电子束是否穿透样品来划分：
电子显微镜 | 透射电子显微镜（TEM) | 环境透射电镜（ETEM) |
冷冻透射电镜(CryO-TEM) | ||
扫描电子显微镜(SEM) | 环境扫描电镜(ESEM) | |
聚焦离子束·扫描电镜(FIB-SEM) | ||
扫描透射电子显微镜（STEM) | / |
二、各类电子显微镜详解
1. 透射电子显微镜
这是最早发展起来的电镜类型，其基本原理是高能电子束穿透非常薄的样品（通常<100纳米），通过与样品原子的相互作用，部分电子被散射或衍射，然后通过电磁透镜成像，从而得到样品内部的结构信息。
成像模式：
明场像： 主要利用未散射的透射电子成像，质量厚度大的区域显得暗。
暗场像： 利用散射电子成像，可用于观察晶体缺陷、析出相等。
高分辨像： 利用透射波和散射波的干涉成像，可直接分辨晶体材料的原子晶格。
主要功能：
观察材料的晶体结构、晶格缺陷、位错等。
进行高分辨率成像，达到原子级分辨率。
配合能谱仪或电子能量损失谱进行微区成分分析。
衍生类型：
冷冻透射电镜： 将生物样品在液氮温度下快速冷冻，使其处于玻璃态，用于观测蛋白质、病毒等生物大分子的三维结构，是结构生物学领域的革命性技术。
环境透射电镜： 允许在样品室中通入一定的气体，实现原位观察样品在气体环境下的动态变化过程。
2. 扫描电子显微镜
SEM的原理是利用聚焦的极细电子束在样品表面进行逐点扫描，激发样品产生各种物理信号（如二次电子、背散射电子等），探测器接收这些信号并同步显示在屏幕上，形成样品表面的形貌图像。
主要信号：
二次电子： 对样品表面形貌非常敏感，成像富有立体感。
背散射电子： 对样品原子序数敏感，原子序数大的区域更亮，可用于成分衬度成像。
主要功能：
观察样品表面的微观形貌、断口结构等。
进行微区成分分析（配合EDS/WDS能谱仪）。
测量颗粒尺寸、分布等。
特点：
景深大，图像立体感强。
样品制备相对简单（对于导电材料）。
分辨率通常低于TEM，但现代场发射SEM分辨率可达1纳米以下。
衍生类型：
环境扫描电镜： 允许对含水的、不导电的样品（如生物样品、塑料）在低真空下直接观察，无需喷金处理。
聚焦离子束-扫描电镜： 将SEM和聚焦镓离子束集成在一起，既能成像，又能利用离子束进行纳米加工、切割、沉积和样品制备（如为TEM制备薄片）。
3. 扫描透射电子显微镜
STEM可以看作是TEM和SEM技术的结合。它像SEM一样，用聚焦的极细电子束在薄样品上进行扫描，但像TEM一样，收集的是穿透样品的电子。
工作模式： 通常在TEM设备上通过改变透镜模式来实现。
探测器： 使用环形探测器来收集不同角度的散射电子。
明场像： 收集小角度散射电子。
高角环形暗场像： 收集高角度散射电子，其强度与原子序数的平方近似成正比（Z-衬度），非常适合用于观察纳米颗粒、界面以及进行元素分布分析。
优势： HAADF-STEM图像直观，易于解释，并且非常适合与EDS能谱分析结合，进行高空间分辨率的元素面分布分析。
三、特殊类型的电子显微镜
除了上述三大类，还有一些功能更专一的类型：
电子探针： 其原理与SEM类似，但更侧重于高精度的微区成分定量分析，通常配备高分辨率的波谱仪，分析精度优于能谱仪。形貌观察能力通常不是其主要目标。
原位电子显微镜： 这不是一个独立的种类，而是一种技术方向。通过在电镜样品室内集成特殊的样品杆或装置，使样品在加热、冷却、加电、受力或液体/气体环境下被观察，从而实时研究材料在外界激励下的动态响应过程。上述的ETEM和ESEM也属于原位电镜的范畴。
总结对比
种类 | 英文缩写 | 工作原理 | 主要信息 | 分辨率 | 样品要求 | 主要应用 |
透射电镜 | TEM | 电子束穿透薄样品 | 内部结构、晶体结构、成分 | 极高 (<0.1 nm) | 非常薄、导电 | 材料原子结构、缺陷、生物大分子 |
扫描电镜 | SEM | 电子束扫描表面 | 表面形貌、成分分布 | 高 (1-3 nm) | 固体、通常需导电 | 表面形貌、断口分析、颗粒观测 |
扫描透射电镜 | STEM | 细束扫描穿透薄样品 | 原子序数衬度、元素分布 | 极高 (<0.1 nm) | 非常薄、导电 | Z-衬度成像、纳米尺度元素分析 |
环境扫描电镜 | ESEM | 电子束扫描（低真空） | 表面形貌（含含水/不导电样品） | 略低于SEM | 几乎无要求 | 生物、高分子、潮湿样品 |
冷冻透射电镜 | Cryo-TEM | 低温下TEM成像 | 生物大分子三维结构 | 原子级 | 冷冻玻璃态样品 | 结构生物学、病毒、蛋白质结构 |
