透射扫描电子显微镜（STEM）作为现代材料科学领域的重要工具，巧妙地融合了透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）的核心优势。STEM不仅能在原子尺度上揭示样品的精细结构，实现高分辨率成像，而且它还具备进行元素分析和电子衍射等高 级分析功能的能力。

在STEM中，电子束被聚焦成一个非常细的点状探针，然后在样品平面上进行扫描。与TEM不同的是，STEM中的电子束不是连续地穿透整个样品，而是逐点扫描样品，每一扫描点的电子束穿透样品后，未被吸收或散射的电子以及被样品原子散射的电子被不同的探测器收集。STEM的图像通常是基于收集到的散射电子信号强度来构建的，因此可以提供样品中不同原子种类和位置的详细信息。

一、STEM的主要组成部分包括：

1.电子枪：产生并加速电子束。

2.电子光学系统：将电子束聚焦成极细的探针。

3.样品室：放置样品的地方，通常处于真空环境中。

4.探测器：收集透射和散射的电子，包括环形探测器和其他专门的探测器。

5.成像系统：将收集到的电子信号转换成图像。

6.真空系统：维持样品室内的高真空状态，防止电子束与空气分子相互作用。

二、STEM的几种主要成像模式包括：

1.亮场像（Bright Field Imaging）：收集低角度散射的电子，类似于传统TEM的成像方式。

2.暗场像（Dark Field Imaging）：收集高角度散射的电子，可以突出样品中特定元素或晶体取向。

3.高角环形暗场像（High-Angle Annular Dark Field Imaging, HAADF）：收集极高角度散射的电子，可以直接显示样品中的原子位置，尤其适合观察重元素。

透射扫描电子显微镜（STEM）还可以配合能量损失谱（EELS）和能量色散X射线光谱（EDX）等技术，进行更详细的材料成分和结构分析。由于STEM的高分辨率和多功能性，它在材料科学、纳米技术、生物科学等领域有着广泛的应用。‍