在現代顯微技術中，電子顯微鏡分為兩大類：掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）。它們雖然都依靠電子束成像，但觀察的對象和樣品制備方式完全不同。相應地，掃描電鏡樣品與透射電鏡超薄切片，也代表了兩種不同的研究思路——前者著重觀察表面形態，后者重在揭示內部結構。

首先，從成像原理上看，掃描電子顯微鏡通過一束聚焦的電子束在樣品表面逐點掃描。當電子束撞擊樣品表面時，會激發出二次電子、背散射電子等信號。這些電子被探測器接收后，經過信號放大與數字處理，形成具有立體感的表面圖像。因此，掃描電鏡顯示的是樣品表面微觀形貌，例如顆粒的分布、裂紋、粗糙度、細胞外表面等。它的本質是一種“表面掃描”技術。

透射電子顯微鏡的原理則完全不同。透射電鏡利用高能電子束穿透樣品，當電子在樣品中被散射后，穿透部分形成強弱不同的電子強度分布，經過熒光屏或CCD探測器顯影，形成明暗對比的透射圖像。由于電子的穿透力有限，樣品必須極薄，通常厚度只有50到100納米。因此，TEM用來觀察樣品的內部結構，例如細胞器、病毒、納米材料的晶格等，是一種“內部透視”的成像方式。

其次，兩種顯微鏡所用樣品的厚度差異極大。掃描電鏡樣品可以是塊狀或片狀材料，厚度可達毫米級甚至更厚，因為電子束只作用于樣品表層的幾納米到幾微米范圍。相比之下，透射電鏡樣品必須薄得近乎透明，只有在電子可以穿透的厚度范圍內，才能得到清晰的圖像。超薄切片因此得名，它往往是用超薄切片機從樹脂包埋塊中切割出的極薄切片。

從制樣方法來看，掃描電鏡樣品的準備相對簡單。首先要用化學固定劑（如戊二醛）固定生物樣品結構，然后逐級脫水，接著進行干燥處理，常用的是臨界點干燥或冷凍干燥，以防止樣品在干燥過程中塌陷變形。由于電子束對非導體樣品會造成電荷積累，因此還需在樣品表面噴一層金、鉑或碳，使其具備導電性，最后固定在樣品臺上即可觀察。

透射電鏡的制樣則更為繁瑣。首先同樣要固定樣品，但一般需要兩步固定：先用戊二醛固定蛋白結構，再用四氧化鋨固定脂質。之后進行脫水，并將樣品浸入樹脂中包埋，待樹脂固化后，用超薄切片機切割出只有幾十納米厚的薄片。切片完成后，還要用重金屬染色，如醋酸鈾或檸檬酸鉛，提高電子散射對比度。最后將切片放置在金屬網格上，方可進入透射電鏡觀察。整個過程要求極高的技術水平和環境控制。

觀察結果上，掃描電鏡展示的是樣品表面的三維結構，圖像立體感強。例如在生物樣品中，可以清楚看到細胞的外形、表面突起、毛發狀結構等。而透射電鏡圖像則是二維的透射圖，顯示樣品內部的微細結構，例如線粒體嵴、核膜、內質網、病毒顆粒，乃至晶體的原子級排列。兩種顯微鏡的圖像風格差別很大，一個看起來像立體攝影，另一個更像X射線透視。

在導電性和真空要求方面，掃描電鏡樣品必須具有良好的導電性，因此常需要噴金處理。而透射電鏡切片一般不需要導電層，因為樣品非常薄且已包埋在樹脂中，但它對穩定性要求高，容易被電子束損傷。兩者都需要在高真空環境下工作，以防止空氣分子干擾電子束傳播。

從分辨率角度來看，掃描電鏡的分辨率通常在1至10納米之間，足以觀察微結構細節；而透射電鏡的分辨率可達到0.1納米級，能直接成像原子排列，是目前分辨率最高的顯微技術之一。不過，掃描電鏡在展示空間形態方面更直觀，透射電鏡在結構解析上更精細。

在應用上，掃描電鏡常用于材料科學、地質學、生物形態學、表面工程等領域，例如分析金屬斷口、細胞外形或微粒分布。透射電鏡則是生命科學和納米研究的重要工具，用于觀察細胞內部結構、研究病毒形態、分析納米晶體或半導體薄膜。可以說，兩者的使用范圍互為補充。

總體而言，掃描電鏡樣品與透射電鏡超薄切片的區別可以概括為：掃描電鏡看表面、制樣簡單、立體感強；透射電鏡看內部、制樣復雜、分辨率高。前者揭示宏觀微結構的形態，后者揭示微觀亞細胞乃至原子級的內部細節。如果把電子顯微鏡比作人的眼睛，掃描電鏡像是在觀察皮膚紋理，而透射電鏡則是在透視器官內部。

因此，科學研究中往往結合兩種技術：先用掃描電鏡了解樣品的外觀形態，再用透射電鏡深入分析其內部結構。兩者相輔相成，共同構成了現代顯微成像技術的核心支柱。