透射电子显微镜（TEM）--几十年来一直是材料科学家的专用工具--几乎被用于每一个技术领域的工作。在工业、法医和高级研究领域都有TEM的应用。

TEM是主要的高空间分辨率显微镜技术，受到工业界和学术界的科学家青睐。它被用来研究量子点、细胞三维断层图像和全息技术。透射电子显微镜设备使我们目前对光子学、纳米技术和生物物理学的理解成为可能。

什么是透射电子显微镜（TEM）？
透射电子显微镜（TEM）使用一束电子来 "照亮 "标本，而不是传统光学显微镜中使用的光子。电子的波长比光短得多，使TEM设备能够将图像放大到更高的分辨率。

在TEM中，电子穿过超薄的样品（通常低于100纳米厚），向样品另一侧的传感器传递。传感器记录下通过与样品材料的相互作用而散射的电子，在一个成像设备中聚焦并放大这个图像。

散射是由试样的组成元素和纳米结构所产生的静电势引起的。

TEM的基本工作原理与光学显微镜相同，它通过一个光弯曲的透镜聚焦于一个图像。

光学显微镜受限于光的相对较大的波长，而电子的波长则短得多。这意味着TEM比光学显微镜的功能更强大。

TEM设备被用来研究材料的纳米级特征，如其晶体结构、结构中的位错和晶界。例如，在半导体材料研究中，TEM被用来研究层的生长、组成和缺陷。

透射电子显微镜的用途是什么？
透射电子显微镜的应用非常广泛，该技术在科学和工业领域都有应用。

透射电子显微镜设备提供样品的形貌、形态、原子组成和晶体结构的信息。这些信息使研究人员能够在分子水平上研究材料，分析材料的纳米级结构。

物理、化学和生物科学家都经常使用TEM来研究最小尺度的世界。TEM设备被应用于癌症研究、病毒学和材料科学、纳米技术和半导体研究、环境科学，甚至是古生物学和古植物学。

TEM在工业中的应用
TEM在产品开发和先进制造部门的制造过程中找到了应用，如半导体和纳米技术。

在电子工业中，TEM设备被用来进行高分辨率成像，以支持半导体开发。

TEM可以提供有关正在开发的新型半导体材料和质量控制应用的大量信息，TEM设备被用来寻找半导体缺陷并预测其功能能力。

在电子制造业中，TEM可被用来监督计算机处理芯片的生产。

工业故障分析，如法医科学，因引入TEM和其他形式的电子显微镜而发生了革命性的变化。

仔细研究材料和部件的能力，发现材料中比头发丝还小的裂缝和缺陷，以更好地了解产品失败的原因，这使得对工业失败的评估更加准确。

TEM在法医科学中的应用
法医科学是TEM的另一个丰富的应用领域。在法医学中，密切的材料分析可以为执法和司法程序提供证据。

例如，TEM可以用来分析枪击残留物，在衣服纤维或留在犯罪现场的物品中发现的血迹，以及其他生物物质，这些物质可以用来寻找DNA并确定现场人员的身份。

TEM在科学研究中的应用
TEM在科学研究中仍然发挥着重要作用。

例如，在生命科学领域，TEM设备被用来研究疾病的性质和机制，以便更好地了解如何防治疾病。整个纳米技术领域因TEM的超高分辨率图像而成为可能。

TEM的优势和劣势
TEM有许多优势，使这些应用成为可能。它提供了比任何其他放大技术更强的放大率。正因为如此，TEM设备可以深入了解材料的元素和复合结构。

来自TEM调查的图像是高质量的，包含大量的细节。这些细节包括关于材料的纳米表面特征、形状、尺寸和分子结构的信息。

然而，该技术也有一些缺点，TEM并不是最适合每一种应用的显微镜技术。

TEM设备大而笨重，而且非常昂贵。安装它们通常需要定制的地面工程，而且通常需要气候控制环境，以便设备能够正常工作。

样品制备相对费力，需要科学家获得目标材料的超薄样品。样品制备还可能导致样品中出现人工痕迹，从而导致错误的调查结果。

然而，如果这些缺点能够被克服，TEM设备将产生目前任何显微镜技术所能达到的最高分辨率的图像。

参考资料:

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Written by Ben Pilkington