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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(chǎn)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(nèi)部的微觀特征。
學(xué)科：生物化學(xué)與分子生物學(xué)_方法與技術(shù)_定性定量分析方法_層析技術(shù)
相關(guān)名詞：高分辨率 導(dǎo)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(tǒng)放大電子與樣品相互作用后產(chǎn)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(xué)家研制出世界上第一臺TEM。1958年，中國科學(xué)院長春光學(xué)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(dǎo)電性。電子槍發(fā)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(fā)生不同程度的散射、吸收和透射等相互作用，產(chǎn)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(nèi)部的結(jié)構(gòu)和成分信息，經(jīng)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(yōu)勢使其在科學(xué)研究和技術(shù)應(yīng)用中占有重要地位。
1.分辨率高。現(xiàn)代的高分辨率TEM，能分辨0.1納米以下的微細物質(zhì)結(jié)構(gòu)，放大倍數(shù)可達100萬余倍，遠高于光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡。TEM能夠觀察到樣品內(nèi)部納米級別的細節(jié)，甚至可以看到單個原子和分子的排列方式。在材料科學(xué)中，TEM被廣泛應(yīng)用于觀察和分析材料的微觀結(jié)構(gòu)，用以評估材料的性能、優(yōu)化生產(chǎn)工藝并開發(fā)新材料等。
2.穿透力強。與光學(xué)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(nèi)部的結(jié)構(gòu)和成分分布信息。這使得TEM在生物學(xué)、地質(zhì)學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)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(jié)構(gòu)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(diào)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(jié)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(yīng)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(shù)更好的發(fā)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(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院 洪波教授）
責任編輯：張鵬輝
