SPM(掃描探針顯微鏡)與SEM(掃描電子顯微鏡)相比，SEM歷史更長且在各方面的發展已日漸成熟。而SPM正處在方興未艾的發展之中，軟件/硬件不斷開發升級，應用技術也在不斷開拓。更重要的是，SPM并非是在溯尋SEM的發展歷史，而是朝著一個嶄新的方向在發展。雖然從名稱上看二者類似，但從本質來講，“掃描探針”與“掃描電子”既有類似之處，又有完全不同之處。
本文通過觀察常見的昆蟲復眼為例來比較兩種儀器，介紹SEM無法獲得而SPM可以獲得的高度分析結果。該昆蟲復眼觀察實例，也適用于其他各種材料的觀察、測定。
1. SPM與SEM的圖像比較
? SPM像（圖1）
圖為螞蟻復眼的三維圖像。在準確測定各點高度基礎上形成的三維圖像，能夠真實的反映出復眼表面的凹凸。
SPM觀察不到樣品的顏色，通過模擬色彩來表示。可根據樣品的情況添加顏色并區分使用。
三維圖像也可以根據高度處理結果，添加具有照明效果的陰影進行合成顯示。
與SEM圖像相比，SPM圖像保存后可以自由再處理，更適用于事后評價。
圖1螞蟻復眼的SPM像（合成三維圖像）
? SEM像（圖2）
SEM像的優勢在于圖像具有邊緣效應。SEM像的對比度，不是由高度引起的，而是由二次電子的產生量引起的，具有二維信息。因此，雖然不能讀取該高度，但可以很清晰的觀察到復眼。
SEM像，保存后的圖像處理受限。例如，傾斜樣品的圖像等，必須保存每個條件下的圖像。
與SPM相比，SEM在大視野及凹凸不平的大樣品觀察上具有一定的優勢。
圖2 蒼蠅復眼的SEM像
2. 通過SPM進行斷面形狀觀察與高度分析
利用SPM像所具有的三維圖像信息分析復眼的形狀。圖3為凹凸像（*），其圖像中的分析線A—B的斷面形狀如圖4所示。斷面圖的縱向刻度是擴大3倍顯示的。由圖可知，復眼的高度為2.91μm（紅線表示），寬度為16.0μm（綠線表示）。
 |  |
| 圖3 凹凸像與分析線A—B | 圖4 斷面圖與高度分析 |
凹凸像（＊）：即Topography，通過圖像右側的色列與直方柱狀圖分析高度及其分布情況。
3.復眼的粗糙度解析
SPM通過統計學方法分析復眼的粗糙度。很多人都會為了測定粗糙度而使用SPM，與觸針式粗糙度計相比，不僅能測量線、面的微米粗糙度，更突出的優勢在于能夠準確測量納米粗超度。通過對SPM三維信號的自動解析，一般情況下常用“平均粗糙度”與“最大粗糙度”等表示，如圖5所示。
| 長度X?Y : 測定范圍 Ra : 算術平均粗糙度 Rz : 最大粗糙度（高度） Rzjis : JIS十點平均粗糙度 Rq : 幾何平均值粗糙度 Rp : 最大峰高度 Rv : 最大谷深度 由此得出 Rp+Rv=Rz | 長度X 40.000﹙μm﹚ 長度Y 40.000﹙μm﹚ 面積 1600.000﹙μm2﹚ Ra 662.704﹙nm﹚ Rz 4.403﹙μm﹚ Rzjis 2.178﹙μm﹚ Rq 795.501﹙nm﹚ Rp 1.708﹙μm﹚ Rv 2.695﹙μm﹚ |
| 注：通常不會對螞蟻復眼進行粗糙度分析。 | 圖5 螞蟻復眼的粗糙度數據 |
4.通過SPM進行粒度分析
SPM的粒度分析軟件，利用高度與面積數據從三維圖像中提取圖像輪廓，再從約30種特征量中選擇需要的參數進行迅速的統計處理。這些特征量可以表格、統計圖形式顯示。本文中，選擇了以下4個特征量進行解析。
①平均直徑 ②Z的最大值 ③表面積 ④體積
圖6 粒度分析軟件提取圖像
圖6在提取圖像輪廓時，共提出14個粒子，軟件自動刪除了不完整的粒子，如圖保留了4個完整粒子（1～4）。
該軟件可以同時高速解析1000個以上的粒子，因此可以對納米粒子進行解析。
圖7為4個特征量的列表，其順序與圖6的1～4相對應。由該結果可知1號粒子的平均半徑為7.86μm，直徑約為15.7μm，高度為2.95μm。高度約為直徑的1/5，因此，算不上眼睛向外突出。
| 編號 | 平均半徑(μm) | Z的最大值(μm) | 表面積(μm2) | 體積(μm3) |
| 1 | 7.856 | 2.948 | 262.2 | 315.8 |
| 2 | 7.456 | 2.871 | 256.1 | 257.2 |
| 3 | 7.656 | 2.876 | 242.8 | 295.0 |
| 4 | 7.578 | 2.765 | 235.7 | 276.3 |
圖7 粒度解析結果一覽表
SPM帶來的三維世界，不僅可以解決許多二維SEM不能解決的問題，而且所得圖像可以自由的處理、活用，給研究者帶來更多的希望。