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，植物钙离子超微结构技术服务，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。
电子束穿过样品时会携带有样品的信息，tem的成像设备使用这些信息来成像。投射透镜将处于正确位置的电子波分布投射在观察系统上。观察到的图像强度，i，在假定成像设备---的情况下，近似的与电子波函数的时间平均幅度成正比。若将从样品射出的电子波函数表示为ψ，则不同的成像方法试图通过修改样品射出的电子束的波函数来得到与样品相关的信息。根据前面的等式，可以推出观察到的图像强度依赖于电子波的幅度，同时也依赖于电子波的相位。虽然在电子波幅度较低的时候相位的影响可以忽略不计，但是相位信息仍然非常重要。
透射电子显微镜的成像原理可分为三种情况：
吸收像：当电子射到、密度大的样品时，主要的成相作用是散射作用。样品上厚度大的地方对电子的散射角大，通过的电子较少，像的亮度较暗。早期的透射电子显微镜都是基于这种原理。
衍射像：电子束被样品衍射后，样品不同位置的衍射波振幅分布对应于样品中晶体各部分不同的衍射能力，当出现晶体缺陷时，缺陷部分的衍射能力与完整区域不同，从而使衍射波的振幅分布不均匀，反映出晶体缺陷的分布。
相位像：当样品薄至100?以下时，电子可以穿过样品，波的振幅变化可以忽略，成像来自于相位的变化。
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