電子透射顯微鏡（Transmission Electron Microscope，TEM）是一種高分辨率的顯微鏡，利用電子束而非可見光來照亮樣本，從而實現更高的放大倍數和分辨率。TEM在科學研究、材料科學、生物學、納米科學等領域發揮著重要作用。

工作原理

TEM的工作原理基于電子物理。它包括以下步驟：

電子源： TEM使用電子槍產生電子束。電子束的能量通常在幾千至數十萬電子伏特之間，遠遠高于可見光的能量。

透射： 樣本必須非常薄，通常要切成超薄切片以確保電子可以透射樣本而不是被散射。這是TEM的一個關鍵限制，因為厚樣本會導致電子散射，降低分辨率。

電子透射： 樣本吸收和散射部分電子束，其余部分透過樣本。這些透射的電子束會帶有有關樣本內部結構的信息。

透射電子顯微鏡： 透射的電子束通過樣本后，會通過透射電子顯微鏡的一系列電磁透鏡進行聚焦和成像。這些透鏡類似于光學顯微鏡中的透鏡，但它們用于電子束。

成像： 透射電子顯微鏡的屏幕或電子探測器捕獲電子束的信息，形成高分辨率的圖像。

應用

TEM在多個領域有廣泛的應用，包括：

材料科學： TEM可用于研究材料的微觀結構，如晶體學、納米結構和缺陷。

生物學： TEM允許觀察生物樣本的細胞結構和亞細胞組織，為病理學和生物學研究提供了關鍵信息。

納米科學： 研究納米材料和納米顆粒的形貌和性質。

礦物學： 用于分析和識別礦物學樣本。

物理學： TEM可用于研究材料和原子的結構和性質。

構成

TEM通常由以下組件構成：

電子源： 電子源是電子束的產生者，通常包括電子槍和加速電壓。

樣本臺： 樣本臺用于支持和調整待觀察的樣本，通常具有多個自由度的運動。

透鏡系統： 透鏡系統包括一系列電磁透鏡，如對焦透鏡、物鏡、干涉儀和投影透鏡，用于控制電子束并進行成像。

探測器： TEM的探測器可以是熒光屏、透射電子探測器、CCD相機或其他數字成像設備。

計算機系統： 用于獲取、分析和存儲圖像數據的計算機系統。

相關概念

分辨率： TEM具有非常高的分辨率，允許觀察到納米級尺度的細節。

透射電子顯微術（TEM）： 這是使用TEM進行實驗和研究的技術和方法的總稱。

樣本制備： 樣本制備對TEM至關重要，因為樣本必須足夠薄以允許電子透射。

總的來說，電子透射顯微鏡是一種強大的工具，能夠揭示微觀世界的細節，對科學和研究做出了巨大的貢獻。其高分辨率和能力使其成為研究材料和生物樣本的理想工具，幫助科學家深入了解自然界的微觀奧秘。