透射电子显微镜(transmission electron microscope，简称tem)，可以看到在光学显微镜下无法看清的小于0.2um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。1932年ruska发明了以电子束为光源的透射电子显微镜，电子束的波长要比可见光和紫外光短得多，并且电子束的波长与发射电子束的电压平方根成反比，也就是说电压越高波长越短。tem的分辨力可达0.2nm。
现代的tem经常装备有允许操作人员将样品倾斜一定角度的夹具，叶绿体电镜检测服务，以获得特定的衍射条件，而光圈也放在样品的上方以允许用户选择能够以合适的角度进入样品的电子束。这种成像方式可以用来研究晶体的晶格缺陷。通过认真的选择样品的方向，不仅能够确定晶体缺陷的位置，也能确定缺陷的类型。如果样品某一特定的晶平面仅比强的衍射角小一点点，任何晶平面缺陷将会产生非常强的对比度变化。然而原子的位错缺陷不会改变布拉格散射角，因此也就不会产生很强的对比度。
还有一种新型的电子场发射式电子---，由1个阴极和2个阳极构成，阳极上施加一稍低（相对第2阳极）的吸附电压，用以将阴极上面的自由电子吸引出来，而第2阳极上面的---电压，将自由电子加速到---的速度发射出电子束流。这需要电压和真空为工作条件，它工作时要求真空度达到10-7pa，热损耗，使用寿命可达2000 h；电子束斑的光点更为尖细，直径可达到10nm以下，较钨丝阴极（大于10nm）缩小了3个数量级；由于发光，它发出光斑的亮度能达到10 a/cm·s，较钨丝阴极（106 a/cm·s ）也提高了3个数量级。场发射式电子因技术、造价昂贵，只应用于高分辨电镜当中。
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