科技名词

透射电子显微镜

transmission electron microscope；TEM

定义：以电子束为光源，磁场为透镜的电子显微镜。加压电子束投射到超薄样品，与样品中的原子碰撞产生立体角散射，散射信号在放大聚焦后在成像器件（如荧光屏、胶片，以及感光耦合组件）上显示成像。主要用于表征样品内部的微观特征。

学科：生物化学与分子生物学_方法与技术_定性定量分析方法_层析技术

相关名词：高分辨率 导电性 穿透力

【延伸阅读】

透射电子显微镜（TEM）是一种利用高能聚焦的电子束穿透超薄样品，通过电磁透镜系统放大电子与样品相互作用后产生的信号，从而获得样品的高分辨率图像的显微镜。1932年，德国科学家研制出世界上第一台TEM。1958年，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研制成功了我国第一台电子显微镜DX-100（Ⅰ）。

TEM的工作原理是基于电子与样品之间的相互作用。TEM的主件包括电子枪、聚光镜、样品室、物镜、衍射镜、中间镜、投影镜、荧光屏和照相机等。样品需制成适合的超薄切片，且具有良好的导电性。电子枪发射出的高能电子束被聚焦并加速后，形成一束具有一定能量和束斑直径的电子束。电子束穿过样品时，因样品的厚度、密度及成分差异而与其发生不同程度的散射、吸收和透射等相互作用，产生透射电子、散射电子和二次电子等信号。电子束携带样品内部的结构和成分信息，经过物镜、中间镜和投影镜的放大和聚焦，最终在荧光屏上形成样品的放大图像，或通过照相机记录下来。

TEM因其独特的优势使其在科学研究和技术应用中占有重要地位。

1.分辨率高。现代的高分辨率TEM，能分辨0.1纳米以下的微细物质结构，放大倍数可达100万余倍，远高于光学显微镜和扫描电子显微镜。TEM能够观察到样品内部纳米级别的细节，甚至可以看到单个原子和分子的排列方式。在材料科学中，TEM被广泛应用于观察和分析材料的微观结构，用以评估材料的性能、优化生产工艺并开发新材料等。

2.穿透力强。与光学显微镜相比，TEM的电子束的波长极短，能够穿透较厚的样品，可以获得样品内部的结构和成分分布信息。这使得TEM在生物学、地质学等领域具有广泛的应用价值。例如，可以用于获取细胞器、生物大分子以及细胞间相互作用等生物样本的超微结构信息，对于理解生命活动的分子机制具有重要意义。

3.成像模式多样。通过调整电子束的能量和角度，TEM可以获得明场像、暗场像、衍射像等不同衬度的图像。

4.成分分析。结合能量色散X射线光谱仪（EDS）等附件，TEM可以对样品成分进行定性和定量分析。

然而，TEM在应用过程中也有一定的局限性，如TEM需要在高真空条件下工作、样品需要制成超薄的切片等。展望未来，期待TEM技术更好的发展和进步，为人类探索微观世界带来更多突破和惊喜。

（延伸阅读作者：吉林农业大学资源与环境学院 洪波教授）