从仪器顶部的电子源开始，常见的是W灯丝（热发射电子）或场发射源（施加高电位以从源提取电子）。场发射源可以是热辅助的（称为肖特基场发射源），也可以不是热发射源（称为冷场发射源）。然后使用一组聚光透镜将光束定形到样品并穿过样品。使用一组透镜（物镜、中间透镜和投影仪透镜）在光束通过样品后，对图像进行聚焦。然而，除非图像显示某种形式的对比，否则图像没有多大用处。在TEM中形成对比度的方式有多种。例如，在TEM中成像的许多类型的样品本质上都是晶体，并且受布拉格方程给出的电子衍射定律的约束：nλ=2dsinθ其中λ是电子的波长，d是特定方向的晶面之间的间距，θ是布拉格衍射角，n是反射阶数。在200kV加速电压下使用TEM，波长为（上表1）0.00251nm。以晶体间距的金属Cu中原子的晶体面为例，d间距为0.207nm，我们可以求解sinθ。Sinθ = 0.00251nm /2x0.207nm=0.0061；θ = 0.35°电子显微镜可以用来观察材料的电子束等离子体沉积和电子束等离子体腐蚀。防城港哪家公司电子显微镜比较可靠
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高分子结构和性能方面的研究；一些有机复合材料的结构形态和添加剂的研究；催化剂的研究：各种无机物质性能、结构、杂质含盘的研究；甚至对一些化学反应过程的研究等、在分子生物学、分子遗传学及遗传工程方面的研究；昆虫分类的研究：人工合成蛋白质方面的研究以及对各种细菌；病毒、噬菌体等微生物的研究。发病机理的研究及早期诊断；药理及病理学方面的研究；计划生育和节育药物的研究；对病毒及干扰素方面的研究以及临床诊断等。因此，透射电子显微镜突破了光学显微镜分辨率低的限制，成为了诊断疑难的一种新的工具。
一旦被吸收，这些电子就无法穿过样品，我们在下面的图像屏幕上留下了一个较暗的区域。然而，由于使用了高压加速的电子和薄样品，这种形式的原子序数对比并不是普遍的。更可能发生的是带负电的电子束与原子核的正电位相互作用，这将散射电子的轨迹并再次导致成像屏幕上的强度不足。这两种机制都不太可能发生在生物样品中，因为它们通常不会显示出高度的结晶度，而且它们通常也不会显示出很大的原子序数对比，主要由低原子序数元素组成，例如C、N、O和H。电子显微镜可以用来观察材料的晶体生长和相变过程。
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