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透射電子顯微鏡是以波長極短的電子束作為照明源，用電磁透鏡聚焦成像的一種高分辨率、高放大倍數的電子光學儀器。透射電子顯微鏡是把經加速和聚集的電子束投射到非常薄的樣品上（片狀<100nm，顆粒<2um），電子與樣品中的原子碰撞而改變方向，從而產生立體角散射。圖片的明暗不同（黑白灰）與樣品的原子序數、電子密度、厚度等相關。成像方式與光學顯微鏡相似，只是以電子代替光子，電磁透鏡代替玻璃透鏡，放大后的電子像在熒光屏上顯示出來。
透射電子顯微鏡按加速電壓分類，通常可分為常規電鏡(100kV)、高壓電鏡(300kV)和超高壓電鏡(500kV以上)。提高加速電壓，可提高入射電子的能量，一方面有利于提高電鏡的分辨率；同時又可以提高對試樣的穿透能力。
分辨本領是指能夠分辨物體上兩點之間的最小距離。光學顯微鏡與電鏡的分辨率相差達1000倍，因為光鏡的分辨本領受到衍射效應的限制。當光線從一點出發透過顯微鏡時，所成的像不再是一點而是一個周圍帶有陰影的光斑。如果物體上兩個質點靠得很近，所成的像就可能分辨不清。也就是說，光的波動性給光學顯微鏡規定了一個分辨本領的限制。光鏡的分辨本領最終只能達到約為照明波長的0.4倍。
放大倍數是指物體經過儀器放大后的像與物的大小之比。放大了的像還可多次放大，但到一定限度后繼續放大時便不能增加細節，這是分辨本領的限制所致。不能增加圖像細節的放大倍數稱為空放大，而與分辨本領相應的最高放大倍數稱為有效放大倍數，為眼的分辨本領與儀器的分辨本領之比。
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