摘要
从1933年，德国科学家卢斯卡（Ruska）和克诺尔（Knoll）研制出了世界上第一台透射电镜起，透射电镜（TEM）在化学、材料学、生命科学等领域为无数科研人员提供了可观察一系列微观结构乃至分子原子结构的途径。本篇文章主要从透射电镜的介绍、工作原理、结构构造、操作方法、数据处理、能谱图分析、与本人研究方向有机合成化学的联系、应用领域和未来的发展趋势等几大模块进行简述，同时对于透射电镜对化学学生学习研究的帮助、在各行业的应用及未来发展趋势的预测提出了一些自己的观点。
关键词：透射电镜，TEM，实验操作
1.透射电镜（TEM）的介绍
透射电镜，全称透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM），是一种高分辨率、高放大倍数的显微镜，能够观测到在光学显微镜下无法看清的小于0.2um的细微结构，这些结构被称为亚显微结构或超微结构。透射电镜利用电磁场作为透镜，将经加速和聚集的电子束投射到超薄切片的样品上。电子与样品中的原子碰撞而改变方向，产生立体角散射，进而形成明暗不同的影像。透射电镜的分辨率极高，可达到0.1～0.2nm，放大倍数可从数千倍至数百万倍，因此成为观察和研究物质超微结构的强大工具。TEM在物理学，化学和生物学等相关的众多科研领域都是非常重要的分析方法，比如癌症相关细胞病理的研究、病毒结构与机理的研究、材料科学、以及纳米技术、半导体研究等等，为人类科学进步做出了非常重大的贡献。[1]
1.1透射电镜（TEM）原理
透射电镜的总体工作原理是：利用高速电子束穿透样品，进而在荧光屏上形成放大的样品内部结构的影像。工作时，电子枪发射出的电子束经过聚光镜会聚后，会形成一束细而明亮的电子光斑，这个光斑穿透样品时，会与样品中的原子和分子相互作用，从而携带了样品的结构信息。穿透样品的电子束再经过物镜、中间镜和投影镜的多级放大，最终在荧光屏上形成可见的图像。这个图像是样品内部结构的放大投影，能够揭示出样品在原子和分子尺度的微观结构。透射电镜的高分辨率和强成像能力使其成为材料科学研究领域的重要工具，为研究材料的微观结构和性能提供了有力的支持。
透射电子显微镜的成像原理 [2]可分为吸收像、衍射像、相位像、三种情况。当电子射到质量、密度大的样品时，主要的成相作用是散射作用。样品上质量厚度大的地方对电子的散射角大，通过的电子较少，像的亮度较暗。早期的透射电子显微镜都是基于这种原理。电子束被样品衍射后，样品不同位置的衍射波振幅分布对应于样品中晶体各部分不同的衍射能力，当出现晶体缺陷时，缺陷部分的衍射能力与完整区域不同，从而使衍射波的振幅分布不均匀，反映出晶体缺陷的分布。当样品薄至100Å以下时，电子可以穿过样品，波的振幅变化可以忽略，成像来自于相位的变化。