透射電子顯微鏡（Transmission Electron Microscope，TEM）是一種使用電子束而非光線的高分辨率顯微鏡。它可以提供比光學顯微鏡更高的分辨率，能夠觀察到樣品的極小尺度的內部結構。以下是透射電子顯微鏡的工作原理及應用的詳細介紹：

工作原理：

1. 電子束生成： 透射電子顯微鏡通過熱陰極或場發射等方式產生電子束。

2. 透射樣品： 樣品被制成薄片，電子束穿過樣品。

3. 透射電子成像： 樣品中的不同區域對電子束產生不同的散射或吸收。這些電子被收集起來，并用于產生圖像。

4. 成像和分析： TEM通過收集和解讀電子束的相互作用，并形成樣品內部結構的高分辨率圖像。

應用：

1. 材料學： 透射電子顯微鏡廣泛應用于觀察材料的微觀結構，例如晶格、位錯和相界等。

2. 細胞生物學： 在細胞和組織的超微結構研究中，TEM用于觀察細胞內膜系統、蛋白質復合物和細胞器的結構。

3. 納米技術： 透射電子顯微鏡能夠觀察和表征納米級物質的結構，為納米技術研究提供重要的工具。

4. 藥物研究： 用于觀察藥物以及藥物載體的微觀結構和形態。

5. 病理學： 透射電子顯微鏡可用于研究病理學領域中的結構研究，如細胞核和細胞器的形態變化。

6. 納米材料和納米結構的表征： 透射電子顯微鏡用于研究納米材料的催化、電子輸運和結構性能。

7. 材料缺陷和晶格缺陷研究： 透射電子顯微鏡幫助觀察和分析材料中的晶格缺陷和位錯。

透射電子顯微鏡因其能夠提供高分辨率的內部結構圖像，廣泛應用于科學研究、材料科學、生物學、醫學和納米技術領域。它是觀察和研究微觀尺度下結構和性能的關鍵工具。