人眼只能分辨1/60度视角的物体，相当于分辨0.1毫米视距的物体.光学显微镜通过镜头扩大了视角，提高了分辨率极限，可以达到2000A。光学显微镜作为材料研究和检验的常用工具，发挥了重要的作用。但随着材料科学的发展，人们对显微镜分析技术的要求也在不断提高，观察对象也越来越细致。例如，需要列出尺寸为几十埃或更小的分子或原子。在一般的光学显微镜中，通过扩大视角可以提高的放大倍数并不是无止境的。阿贝证明了显微镜的分辨率极限取决于光源的波长。在一定的波长条件下，超过这个限度，继续放大将是徒劳的，得到的图像也会模糊。
TEM简介透射电子显微镜(TEM)，简称透射电子显微镜，是将加速并集中的电子束投射到非常薄的样品上，电子与样品中的原子发生碰撞改变方向，从而产生固体角散射。散射角与样品的密度和厚度有关，因此可以形成明暗不同的图像。一般透射电镜的分辨率为0.1 ~ 0.2 nm，放大倍数为数万至数百万倍。用于观察超微结构，即光学显微镜下看不清楚的小于0.2微米的结构，也称“亚微结构”。
一、透射电镜工作原理及结构1、工作原理：
成像原理类似于光学显微镜。
区别：光学显微镜用可见光作为照明光束，透射电子显微镜用电子作为照明光束；
光学显微镜中用于聚焦成像的玻璃透镜和透射电镜中的磁透镜。
电子波长极短，与物质的相互作用遵循布拉格方程(=2dsin)，产生衍射现象。TEM具有高分辨率和结构分析功能。
2、结构：
TEM由电子光学系统、真空系统、循环冷却系统和电源控制系统组成。电子光学系统是主要部分。
电子光学系统电子照明系统、样品室、成像放大系统、观察记录系统。
电子照明系统电子枪和聚光镜系统(为成像提供高亮度和良好相干性的光源)
电子枪：由阴极、栅极和阳极组成。阴极发射电子形成高速电子流。部分LaB6、场发射电子枪各项性能优于钨丝三级电子枪。
聚光器：会聚电子束，控制照明孔径角、电流密度和光斑大小。高性能电子显微镜采用双聚光镜，第一聚光镜为短焦距强激发透镜，将照明光束直径缩小到0.2 ~ 0.75微米；第二聚光镜是长焦距的磁透镜，放大倍数一般为2倍，照射在图案上的光束直径增大到0.4 ~ 1.5微米左右.二级透镜下的聚光光阑用于限制和改变照明孔径角。
样品室样品棒、样品杯和样品台。
将样品放在直径为3mm、厚度为50~100m的载体网上，然后放入样品杯中，最后放在样品台上。
样品台的作用是承载样品，使样品在物镜极靴口中平移、倾斜和旋转，以选择感兴趣的样品区域进行观察。样品台有顶插式和侧插式，顶插式不会倾斜，平衡性好；侧入式可倾斜，平衡性差。
成像放大系统物镜、中间镜、投影镜。
物镜：物镜的分辨率决定了TEM的分辨率。The物镜采用强激发短焦距透镜减少像差，用不同孔径的物镜光阑、消像散器、冷阱减少球差，改变对比度消除像散，防止污染，获得最佳分辨率。一般放大倍数是100~300倍，而q高
在荧光屏上获得显微放大相位的条件是：中间镜面=物镜面。
荧光屏上获得衍射斑的条件：中间镜面=物镜后焦面。
图像观察和记录系统荧光屏、摄像机和数据显示。
二、 TEM成像原理透射电镜的成像原理可分为三种情况：
吸收像：当电子撞击高质量、高密度的样品时，主要的成相作用是散射。样品上质量厚度大的地方对电子的散射角大，通过的电子少，图像亮度暗。早期的透射电子显微镜都是基于这个原理。
衍射像：电子束被样品衍射后，样品不同位置的衍射波的振幅分布对应着样品中晶体各部分的不同衍射能力。当存在晶体缺陷时，缺陷部分与完整区域的衍射能力不同，使得衍射碗的振幅分布不均匀，反映了晶体缺陷的分布。
相位图像：当样品厚度小于100A时，电子可以穿过样品，波的振幅变化可以忽略。成像来自于相变。
1、项目成像分为两个过程：
平行电子束被物体散射，成为各级衍射谱，即从物体到散射；
干涉后各级衍射光谱在像平面上再次汇聚成像点，即由衍射转化为物体(如放大物体)
2、三倍放大图像的总放大率：
M总=M事M中M投。
透射电镜广泛应用于材料科学和生物学。由于电子容易被物体散射或吸收，穿透力较低，样品的密度和厚度会影响最终的成像质量，因此需要制备更薄的超薄切片，一般为50 ~ 100 nm。所以透射电镜观察的样品需要处理的很薄。常用的方法有：超薄切片法、冷冻超薄切片法、冷冻蚀刻法、冷冻断裂法等。对于液体样品，通常挂在经过预处理的铜网上进行观察。
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