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transmission electron microscope；TEM
定義：以電子束為光源，磁場為透鏡的電子顯微鏡。加壓電子束投射到超薄樣品，與樣品中的原子碰撞產生立體角散射，散射信號在放大聚焦后在成像器件（如熒光屏、膠片，以及感光耦合組件）上顯示成像。主要用于表征樣品內部的微觀特征。
學科：生物化學與分子生物學_方法與技術_定性定量分析方法_層析技術
相關名詞：高分辨率 導電性 穿透力
圖片來源：視覺中國
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透射電子顯微鏡（TEM）是一種利用高能聚焦的電子束穿透超薄樣品，通過電磁透鏡系統放大電子與樣品相互作用后產生的信號，從而獲得樣品的高分辨率圖像的顯微鏡。1932年，德國科學家研制出世界上第一臺TEM。1958年，中國科學院長春光學精密機械與物理研究所研制成功了我國第一臺電子顯微鏡DX-100（Ⅰ）。
TEM的工作原理是基于電子與樣品之間的相互作用。TEM的主件包括電子槍、聚光鏡、樣品室、物鏡、衍射鏡、中間鏡、投影鏡、熒光屏和照相機等。樣品需制成適合的超薄切片，且具有良好的導電性。電子槍發射出的高能電子束被聚焦并加速后，形成一束具有一定能量和束斑直徑的電子束。電子束穿過樣品時，因樣品的厚度、密度及成分差異而與其發生不同程度的散射、吸收和透射等相互作用，產生透射電子、散射電子和二次電子等信號。電子束攜帶樣品內部的結構和成分信息，經過物鏡、中間鏡和投影鏡的放大和聚焦，最終在熒光屏上形成樣品的放大圖像，或通過照相機記錄下來。
TEM因其獨特的優勢使其在科學研究和技術應用中占有重要地位。
1.分辨率高。現代的高分辨率TEM，能分辨0.1納米以下的微細物質結構，放大倍數可達100萬余倍，遠高于光學顯微鏡和掃描電子顯微鏡。TEM能夠觀察到樣品內部納米級別的細節，甚至可以看到單個原子和分子的排列方式。在材料科學中，TEM被廣泛應用于觀察和分析材料的微觀結構，用以評估材料的性能、優化生產工藝并開發新材料等。
2.穿透力強。與光學顯微鏡相比，TEM的電子束的波長極短，能夠穿透較厚的樣品，可以獲得樣品內部的結構和成分分布信息。這使得TEM在生物學、地質學等領域具有廣泛的應用價值。例如，可以用于獲取細胞器、生物大分子以及細胞間相互作用等生物樣本的超微結構信息，對于理解生命活動的分子機制具有重要意義。
3.成像模式多樣。通過調整電子束的能量和角度，TEM可以獲得明場像、暗場像、衍射像等不同襯度的圖像。
4.成分分析。結合能量色散X射線光譜儀（EDS）等附件，TEM可以對樣品成分進行定性和定量分析。
然而，TEM在應用過程中也有一定的局限性，如TEM需要在高真空條件下工作、樣品需要制成超薄的切片等。展望未來，期待TEM技術更好的發展和進步，為人類探索微觀世界帶來更多突破和驚喜。
（延伸閱讀作者：吉林農業大學資源與環境學院 洪波教授）
責任編輯：張鵬輝
