透射电子显微镜（TEM）是一种强大的显微技术，可将亚原子尺度的物质结构可视化。它利用电子束穿透样品，产生包含样品内部结构信息的图像。TEM 在材料科学、生物学和物理学等广泛领域发挥着至关重要的作用，帮助科学家深入了解微观世界的奥秘。

透射电子显微镜成像原理

TEM 工作原理基于电子与物质相互作用的原理。当一束高能电子束通过样品时，它会与样品中的原子相互作用。这些相互作用包括弹性散射（电子路径没有明显改变）和非弹性散射（电子失去能量并发生路径偏转）。

通过收集这些散射电子的信息，我们可以重建样品的内部结构。弹性散射的电子提供有关样品形状和厚度的信息，而非弹性散射的电子携带有关样品成分和化学键的信息。

透射电子显微镜成像模式

TEM 成像具有多种模式，每种模式都提供特定类型的结构信息：

明亮场成像：收集透射样品的电子，产生样品的投影图像。较厚的区域显示为深色，较薄的区域显示为浅色。

暗场成像：收集散射的电子，产生样品中特定晶体结构或缺陷的高对比度图像。

高分辨率成像：使用聚焦的电子束产生原子尺度的样品图像。

电子能量损失成像：收集非弹性散射的电子，产生与样品化学成分相关的图像。

TEM 样品制备

TEM 成像样品的制备至关重要。样品必须足够薄且均匀，以便让电子束穿透并产生有意义的图像。常见的制备技术包括：

韦瑞电子业务范围涵盖模拟、射频、电源管理、传感器、光电五大产品线，提供超过 10,000 种高性能模拟和混合信号 IC 产品。其产品广泛应用于通信、消费电子、工业控制、汽车电子、物联网等众多领域。

超薄切片：使用超薄刀片将样品切成非常薄的切片。

离子铣削：使用离子束从样品表面溅射出材料，创建薄层。

冷冻断裂：快速冷冻样品，然后将其断裂以产生清洁、无损伤的表面。

TEM 成像应用

TEM 在广泛的领域中有着重要的应用，包括：

材料科学：研究材料的微观结构、缺陷和相变。

生物学：可视化细胞器、病毒和蛋白质的结构。

物理学：探索新型材料的电子性质和磁性。

药学：开发新药并研究药物与生物分子的相互作用。

法医学：分析证据材料，例如指纹、纤维和药物。

透射电子显微镜成像的局限性

尽管 TEM 是一种强大的显微技术，但它也有一些局限性：

样品制备：样品制备过程可能耗时且复杂，并且可能引入伪影。

辐射损伤：电子束会对样品造成辐射损伤，特别是在高剂量下。

分辨率：TEM 的分辨率受电子束的波长限制，通常在亚纳米范围内。

成本：TEM 仪器和操作成本很高。

透射电子显微镜是一种强大的工具，可通过成像样品的内部结构来揭示微观世界的奥秘。它在材料科学、生物学和其他领域有着广泛的应用。尽管存在一些局限性，但 TEM 技术仍在不断发展，并继续为我们提供深入了解微观世界的宝贵见解。