透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM）是将经过加速及聚集后的电子束透射至很薄的试样上，电子撞击试样中原子并改变其方向，形成立体角散射。散射角与试样密度和厚度有关，故可形成明暗不等的图像，图像经放大和聚焦后显示于成像器件（例如荧光屏、胶片和感光耦合组件等）的显微镜。
光学显微镜下不能看到0.2微米以下的细微结构，即所谓亚显微结构或者超细结构。为了清晰地观察到这些构造，需要选用较短波长光源来提高显微镜分辨率。1932年Ruska发明了用电子束作光源的透射电子显微镜，电子束的波长远短于可见光和紫外光，电子束的波长与发射电子束的电压平方根成反比，即电压越高，波长越短。TEM的分辨力现在高达0.2纳米。
透射的电子束包含有电子强度、相位以及周期性的信息，这些信息将被用于成像。
TEM系统主要包括如下几个部分：·电子枪：用于发射电子。它包括阴极、栅极、阳极。阴极管出射电子经过栅极小孔产生射线束并在阳极电压下加速后入射到聚光镜中，起着加速电子束、加压电子束作用。
· 中间镜：二次放大，并控制成像模式（图像模式或者电子衍射模式）。
· 荧光屏：将电子信号转化为可见光，供操作者观察。· CCD相机：电荷耦合元件，将光学影像转化为数字信号。
透射电子显微镜主要将加速聚焦后的电子束投影在特别薄的试样上，电子与试样中原子发生碰撞，使其改变方向，形成立体角散射。散射角大小与样品密度，厚度有关，因此会形成亮暗不一的图像，图像经过放大，聚焦之后会呈现于成像器件中。
TEM样品的制备在材料科学研究中，电子显微学的研究工作中，占有重要地位，它是一项很细致的技术工作。为了获得良好的TEM结果必须先制备出良好的薄膜样品，TEM样品的制备对于电子显微学的研究具有十分重要的意义。传统常规的制备方法有多种，如：化学减薄，电解双喷，解理，超薄切片，粉碎研磨，FIB聚焦离子束机械减薄和离子减薄等，均可制备出良好的薄膜样品。当前新材料发展迅速，对样品制备有较高要求。样品制备发展方向应以制备时间短、电子穿透面积大、薄区厚度薄和高度局域减薄为主。TEM试样种类：·块状：普通微结构研究用平面：薄膜及表面附近微结构研究用横截面试样：均匀薄膜及界面微结构研究用小块物体：粉末，纤维，纳米量级材料
透射电子显微镜在材料科学、生物学上应用较多。由于电子易散射或被物体吸收，故穿透力低，样品的密度、厚度等都会影响到最后的成像质量，必须制备更薄的超薄切片，通常为50～100纳米。所以用透射电子显微镜观察时的样品需要处理得很薄。常用的方法有：超薄切片法、冷冻超薄切片法、冷冻蚀刻法、冷冻断裂法等。对于液体样品，通常是挂预处理过的铜网上进行观察。2022年9月，中国科学院地球化学研究所科研团队针对嫦娥五号月壤样品开展了研究，发现嫦娥五号矿物表层中存在大量的太阳风成因水，结合透射电镜与能谱分析，揭示了太阳风成因水的形成和保存主要受矿物的暴露时间、晶体结构和成分等影响。这一成果在国际学术期刊《自然·通讯》发表。
颜色是由光的颜色决定的，也就是电磁波的频率决定的，而电子显微镜的光不是自然光，而是电子束光源，所以显示不出来五彩斑斓的色彩。TEM可以看到在光学显微镜下无法看清的小于0.2微米的细微结构，这些结构称为亚显微结构或超微结构。要想看清这些结构，就必须选择波长更短的光源，以提高显微镜的分辨率。电镜获得的图像是反映电子多少（即亮度）的“灰度图”，其中没有色彩信息。
一束高能量入射电子轰击材料表面后，受激区域会出现二次电子，背散射电子和俄歇电子等特征X射线和透射电子及可见，紫外和红外光区电磁辐射等。扫描电镜收集二次电子和背散射电子的信息，透射电镜收集透射电子的信息。
SEM制样对于试样厚度无特殊要求，可通过切，磨，抛光或解理来呈现具体剖面，使之变为可观测表面；TEM所获得显微图像的品质强烈地取决于试样的厚度，所以试样的观测部位应很薄，通常在10~100纳米以内或更薄。
5、电子显微镜放大倍数晶体试样在进行电镜观察时，由于各处晶体取向不同和（或）晶体结构不同，满足布拉格条件的程度不同，使得对应试样下表面处有不同的衍射效果，从而在下表面形成一个随位置而异的衍射振幅分布，这样形成的衬度称为衍射衬度。质厚衬度是由于样品不同微区间存在的原子序数或厚度的差异而形成的，适用于对复型膜试样电子图像做出解释。
扫描电镜是用极细的电子束在样品表面扫描，将产生的二次电子用特制的探测器收集，形成电信号运送到显像管，在荧光屏上显示物体表面的立体构像，可摄制成照片。扫描电子显微镜，被广泛应用于对各种材料的形貌、结构、界面状况、损伤机制以及材料性能预测等方面，可以直接观察材料内部原子的集结方式和真实的边界，研究晶体缺陷等，从而分析得出失效原理。
扫描电镜涉及了电子光学技术、真空技术、精细机械结构以及计算机控制技术，是一个复杂的系统组合。其利用电子束在样品表现进行扫描，同时利用探测器接收电子束在样品上激发的各种信号，并利用信号检测放大系统输出调制信号转换且现在在显示系统生成像。
6、电子显微镜的使用方法这些信号主要有二次电子，用于形貌观察；背散射电子、特征X射线、俄歇电子，用于成分分析。
失效分析的基础是做好正确的金相分析，对于各种光学显微镜不能够分辨的基本显微组织，如屈氏体，隐针马氏体等等，其次是对显微组织精细结构的分析，如上贝氏体中铁索体和渗碳体两个相的形态，条状马氏体的细长板条状的立体形态等。各种金属之间的化合物相、碳化物相、硼化物相以及氮化物相等、金相分析一般在低倍分析及光学显微镜分析的基础上结合结构分析(如X射线衍射分析、电子衍射分析等)和微区成分分析(如波谱仪、能谱仪等等)等完成的。
使用扫描电镜进行缺口分析，在扫描电镜在失效分析中比较主要的应用，利用SEM对断裂机理进行分析归类，明确断裂的类型，并且对裂纹源位置和扩展方向的判定，明确金属材料的主要断裂机理。另外还有热处理脆性等，虽然从断裂的机理分析并不是新的断裂形式，但在失效分析中应用较多，如利用SEM分析钢的第二类回火脆性的晶界弱化及第二相的沉淀等。
7、电子显微镜的结构利用SEM主要对磨损表面及磨损产物等进行分析，磨损表面携带了磨损最主要的信息，磨损表面形貌有：擦伤、犁沟、点蚀、剥层、微动咬蚀及气蚀鱼鳞坑等。磨损产物主要有正常磨粒、疲劳剥块、球粒、层状磨粒、严重磨粒、切削磨粒、腐蚀磨损微粒、氧化颗粒、暗金属氧化物磨粒、有色金属磨粒、非金属晶体及非金属非晶体等。磨损产物的分析可以结合铁谱技术、体视技术、结构、成分分析等。
金属腐蚀失效会在表面或断口上留下各种腐蚀产物，其特点及相关形貌有：均匀腐蚀、斑点腐蚀、脓疮腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、穿晶腐蚀等，一般情况通过宏观检验及光学显微镜分析，也可以利用SEM进行分析。
如果作为失效分析判断的一大标准，依据扫描电子显微镜分析所得到的结果，作进一步的分析和推断，帮助失效分析的工作实施更为针对性的改进和预防措施。
8、电子显微镜的种类STEM的工作原理如图2所示[2]。场发射电子枪激发的电子束经过复杂的聚光系统后被汇聚成为原子尺度的电子束斑，作为高度聚焦的电子探针，在扫描线圈的控制下对样品进行逐点光栅扫描。
电子束斑与样品作用的同时，样品下方具有一定孔径的环形探测器同步接收散射电子，由入射电子穿透样品激发出来的电子信号依据散射角度进行收集、信号转换与成像。在这一过程中，施行逐点扫描，逐点成像，在连续扫描过样品的一个区域后即可得到最终的扫描透射结果。
在STEM的工作过程中，施行逐点扫描，逐点成像的模式，在样品上扫描的每一点与所产生的像点一一对应。TEM采集透射电子平行电子束进行一次成像，而STEM则是利用会聚电子束在样品上进行逐点扫描成像的。前者好似在“拍照片”，而后者则是细致的“作画”过程。除了通过环形探测器接受的散射信号成像，结合后置的电子损失谱仪及X射线能谱探测器，STEM还可以获取电子能量损失谱(EELS)与微区元素分析(EDS)结果，获得样品的化学组成与电子结构信息。
9、电子显微镜多少钱一台?扫描透射电子显微镜兼具扫描成像与透射分析的特点，其仪器结构可看作扫描电子显微镜与透射电子显微镜的综合。它与透射电子显微镜的主要差别在于添加了扫描附件，与扫描电子显微镜的不同在于电子信号探测器安置在样品下方。
如图2所示，STEM系统主要由以下几部分组成：电子枪，电子光学系统，样品室，环形探测器与成像设备等。
（1）电子枪：提供具有一定能量、束流、速度和角度的电子束。STEM测试技术对电子源质量要求较高，因此通常采用能够发射具有更高速度和能量的场发射电子枪。
10、电子显微镜放大倍数（2）电子光学系统：位于电子枪下方，由一系列的电磁透镜组成，能够将电子枪发射出来的电子束会聚成足够原子尺度的光束斑。
（3）样品室：内置样品台，用于载放样品，对样品台进行移动可进行观察视野的选择。
（4）环形探测器与成像设备：样品室下方的环形探测器具有一定的内径，能够捕捉广泛散射角度的散射电子，成像设备负责对收集到的电子进行信号解析与成像。
