透射電子顯微鏡是使用波長很短的電子束為光源的，成像原理與光學顯微鏡基本一樣的電子顯微鏡，其可以看到在光學顯微鏡下無法看清的小于0.2um的細微結構，這些結構稱為亞顯微結構或超微結構。
1932年，德國科學家克諾爾（Knoll）和魯斯卡（Ruska）成功研制出世界上第一臺透射電子顯微鏡(transmission electron 顯微鏡,TEM)。經過近90年的發展，TEM分辨率已經從亞微米量級提升至原子尺度級別的亞納米量級，功能也趨于多樣化。截止2023年，廣泛應用于材料科學、生命科學、物理學等領域，是科學研究不可或缺的表征工具之一。
正文
電子顯微術的主要電子光學儀器。主體部分是電子透鏡和顯像記錄系統，由置于真空中的電子槍、聚光鏡、樣品室（specimen room）、物鏡、衍射鏡、中間鏡、投影鏡、熒光屏和照相機等組成。與光學顯微鏡的結構完全類似（見圖）。
透射電子顯微鏡的工作原理是一單色、單向、均勻而高速的微電子束，用薄試樣相互作用時，束中的部分電子激發出與試樣相關的二次電子、背散射電子、特征X射線和俄歇電子等信息。穿過試樣的電子束，被散射偏離原有方向的叫散射電子束，未被散射的叫透射電子束。散射角的大小與樣品的密度、厚度相關，因此可以形成明暗不同的影像。這兩類電子束皆可用于成像，能獲得襯度完全相反的兩種像──取透射電子束經過物鏡聚焦的像叫明場像；取散射電子束經過物鏡聚焦的像叫暗場像。再經過中間鏡和投影鏡的多級放大、聚焦后，最終將欲觀測的圖像在成像器件（如熒光屏、膠片、感光耦合組件）上顯示出來。
現代的高分辨率透射電鏡，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。這種電鏡適用于晶體結構和缺陷的直接成像，即能觀測原子或原團的排列，又能確定其所處的空間位置。另一類配有X射線能譜儀、電子能量損失譜儀、俄歇電子譜儀和掃描附件等的分析型電鏡，可用于小至直徑 4納米范圍內的晶體形態、成分和結構的分析。地質學中用于微細礦物，如粘土礦物的形態觀察與鑒定；微細礦物的顯微雙晶、出溶、相變和位錯研究等。
基本原理
在光學顯微鏡下無法看清小于0.2μm的細微結構，這些結構稱為亞顯微結構（submicroscopic?structures）或超微結構（ultramicroscopic?structures；ultrastructures）。要想看清這些結構，就必須選擇波長更短的光源，以提高顯微鏡的分辨率。1932年Ruska發明了以電子束為光源的透射電子顯微鏡（transmission?electron?microscope，TEM），電子束的波長要比可見光和紫外光短得多，并且電子束的波長與發射電子束的電壓平方根成反比，也就是說電壓越高波長越短。目前TEM的分辨力可達0.2nm，高端機型可實現原子級分辨。
電子顯微鏡與光學顯微鏡的成像原理基本一樣，所不同的是前者用電子束作光源，用電磁場作透鏡。另外，由于電子束的穿透力很弱，因此用于電鏡的標本須制成厚度約50nm左右的超薄切片。這種切片需要用超薄切片機（ultramicrotome）制作。電子顯微鏡的放大倍數最高可達近百萬倍、由電子照明系統、電磁透鏡成像系統、真空系統、記錄系統、電源系統等5部分構成。
分類
大型透射電鏡
大型透射電鏡（conventional?TEM）一般采用80-300kV電子束加速電壓，不同型號對應不同的電子束加速電壓，其分辨率與電子束加速電壓相關，可達0.2-0.1nm，高端機型可實現原子級分辨。
低壓透射電鏡
低壓小型透射電鏡（Low-電壓?electron?顯微鏡，?LVEM）采用的電子束加速電壓（5kV）遠低于大型透射電鏡。較低的加速電壓會增強電子束與樣品的作用強度，從而使圖像襯度、對比度提升，尤其適合有機高分子化合物、生物等樣品；同時，低壓透射電鏡對樣品的損壞較小。
分辨率較大型電鏡低，1-2nm。由于采用低電壓，可以在一臺設備上整合透射電鏡、掃描電鏡與掃描透射電鏡
冷凍電鏡（Cryo-microscopy）通常是在普通透射電鏡上加裝樣品冷凍設備，將樣品冷卻到液氮溫度（77K），用于觀測蛋白、生物切片等對溫度敏感的樣品。通過對樣品的冷凍，可以降低電子束對樣品的損傷，減小樣品的形變，從而得到更加真實的樣品形貌。
參考資料 >
細胞生物學教程.www.cella.cn.2011-01-15