其實在掃描電鏡發明之前，透射電子顯微鏡（透射電鏡）已經問世。1932年，德國柏林工業大學高壓實驗室的卡諾爾和盧卡斯成功試制成功電子顯微鏡，這是世界上第一臺透射電鏡。

相較于掃描電鏡，透射電鏡具有更高的分辨率。不僅可以用衍射模式來研究晶體的結構，還可以在成像模式下得到樣品的高分辨像，得到材料的微觀結構。

工作原理

透射電鏡和掃描電鏡一樣，利用聚焦電子束作為照明源，不同的是，透射電鏡是以透射電子為成像信號，而掃描電鏡是以二次電子、背散射電子等為成像信號（如下圖所示）。

圖片來源：施明哲《掃描電鏡和能譜儀的原理與實用分析技術》

由于透射電鏡樣品需要很薄，大部分電子會穿透樣品，其強度分布與所觀察樣品的形貌、組織、結構一一對應。透過樣品后的電子束經物鏡匯聚調焦和初級放大后，電子束進入下級的中間透鏡和第1、第2投影鏡進行綜合放大成像，最終被放大的電子像投射在觀察室內的熒光屏板供使用者觀察。圖像的明暗與樣品的原子序數、電子密度、厚度等相關。

透射電鏡按照加速電壓分類，可分為低壓透射電鏡（＜200KV），高壓透射電鏡（200~400KV）和超高壓透射電鏡（＞400KV）。按照分辨率可分為低分辨率和高分辨率透射電鏡。

為了方便對透射電鏡與掃描電鏡的結構比較，大家可參考下面這個簡略圖（其中，樣品位置不同是很大的不同點）。

圖片來源：施明哲《掃描電鏡和能譜儀的原理與實用分析技術》

透射電鏡和掃描電鏡在分辨力和焦點深度等方面也是不同的（如下圖所示）。

圖片來源：施明哲《掃描電鏡和能譜儀的原理與實用分析技術》

透射電鏡在鋰電材料中的應用

LiNi0.9Co0.1O2的TEM及相應的元素分布（圖片來源：孔德飛碩士論文）

SnO2納米單晶HRTEM（高分辨率透射電鏡）圖（圖片來源：梁英博士論文）

附：參考文獻

[1] 張保林, 透射電鏡與掃描電鏡分析

[2] 施明哲《掃描電鏡和能譜儀的原理與實用分析技術》

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