一位家庭機械師及顯微鏡愛好者對掃描電子顯微鏡（SEM）進行了詳細的技術轉換，以轉變為透射電子顯微鏡（TEM），顯示出亞納米分辨率成像並非僅限於專業實驗室環境。該項目詳細説明瞭為了將 SEM 所聚焦的電子束轉向通過超薄樣品而非反射於表面所需的機械、電子及光學修改。
SEM 與 TEM 的區別在於，傳統的 SEM 通過對樣品表面進行掃描，將聚焦的電子束進行柵格式掃描，檢測器則收集二次電子和反向散射電子，以構建三維表面圖像。與此不同，TEM 則是將電子加速通過一個薄樣品，通常厚度低於 100 納米，並在遠側的檢測器或熒光屏捕獲透射束，從而獲得原子級或接近原子級的內部結構信息。這兩種模式在樣品準備、檢測器幾何結構及束流對準策略上均需要根本不同的要求，使得轉換過程並非簡單。
該修改涉及製作一個可容納電子透明樣品的自訂樣品架，將基於閃爍體的檢測器重新定位於樣品平面下方，並仔細調整束流聚合角度以適應透射幾何。在轉換後的系統中，束流能量報告保持在低電壓 SEM 的典型範圍內——約 5 至 30 千電子伏特，這低於專用 TEM 的 80 至 300 千電子伏特。該能量差異對穿透深度和對比度有直接影響，意味著這個轉換後的儀器更適合於非常薄的生物材料或聚合物薄膜，而不適合硬的晶體材料。
樣品準備的限制
在 30 千電子伏特下，電子穿透物質的能力相比 200 千電子伏特的研究級 TEM 顯著降低。樣品必須準備到低於 50 納米的厚度，以實現有意義的透射對比，這需要使用聚焦離子束（FIB）薄化或小型超微切片技術。該項目並未迴避這一限制，建造者承認樣品準備仍然是工作流程中最勞動密集的部分，而某些密實或厚的材料在這些電壓下將完全阻擋電子束。
在轉換系統中實現正確的對準也帶來了實際的困難。商業 TEM 通常包括複雜的電磁透鏡對準系統、矯正器及束流傾斜控制，這些在大多數 SEM 中並不存在。這項 DIY 轉換依賴於機械平台的調整及反覆的束流調整來彌補，這顯著增加了每個樣品的設置時間。
檢測器配置與圖像獲取
透射電子信號是通過一個與相機相聯接的閃爍體捕獲的，該相機安置在樣品台下方。這一配置在概念上類似於亮場 TEM 檢測器的安排，其中散射或吸收電子的樣品區域在明亮背景下顯得更暗。這個設置所能達到的分辨率不僅受束流能量的限制，還受到閃爍體材料的點擴散函數及相機傳感器的像素間距的影響。對於對電子光學感興趣的工程師而言，像這樣的項目與創客社區中出現的其他低成本電子束實驗並列。
DIY 掃描電子顯微鏡的建設已經證明基礎的真空和高電壓工程技能可以在機構環境之外獲得，儘管始終需要對 X 射線屏蔽和高電壓安全協議給予認真的關注。
在經過認證的實驗室外操作任何電子束儀器會引入真實的危險。剎車輻射 X 射線的發射是電子在目標和腔體牆壁中減速的固有副產品。雖然 SEMs 在出廠時已進行屏蔽，但對腔體幾何的任何修改，包括為透射檢測器切割端口，都需要仔細驗證屏蔽的完整性。考慮到這一點，任何考慮複製的人都應仔細閲讀建造者的文檔。這一轉換代表了一項技術詳細的應用電子光學和真空工程的練習，並為理解初學者級別和研究級電子顯微鏡儀器之間的設計限制提供了一個實際參考點。
