透射電鏡(TEM)是把經(jīng)加速和聚集的電子束投射到非常薄的樣品上，電子與樣品中的原子碰撞而改變方向，從而產(chǎn)生立體角散射。散射角的大小與樣品的密度、厚度相關(guān)，因此可以形成明暗不同的影像，影像將在放大、聚焦后在成像器件(如熒光屏、膠片、以及感光耦合組件)上顯示出來。

　　1924年，德國科學(xué)家德布羅意(DeBroglie)指出，任何一種接近光速運(yùn)動的粒子都具有波動本質(zhì)。1926-1927年，Davisson和Germer以及Thompson Reid用電子衍射現(xiàn)象驗(yàn)證了電子的波動性，發(fā)現(xiàn)電子波長比X光還要短，從而聯(lián)想到可用電子射線代替可見光照明樣品來制作電子顯微鏡，以克服光波長在分辨率上的局限性。1926年德國學(xué)者Busch指出“具有軸對稱的磁場對電子束起著透鏡的作用，有可能使電子束聚焦成像”，為電子顯微鏡的制作提供了理論依據(jù)。

　　1931年，德國學(xué)者諾爾(Knoll)和魯斯卡(Ruska)獲得了放大12～17倍的電子光學(xué)系統(tǒng)中的光闌的像，證明可用電子束和電磁透鏡得到電子像，但是這一裝置還不是真正的電子顯微鏡，因?yàn)樗鼪]有樣品臺。1931-1933年間，魯斯卡等對以上裝置進(jìn)行了改進(jìn)，做出了世界上diyi臺透射電子顯微鏡(簡稱透射電鏡)。1934年，透射電鏡的分辨率已達(dá)到50nm，魯斯卡也因此獲得了1986年的諾貝爾物理學(xué)獎。

　　1939年德國西門子公司造出了世界diyi臺商品透射電鏡，分辨率優(yōu)于10nm。1954年又產(chǎn)生了的西門子Elmiskop型電子顯微鏡，分辨率優(yōu)于1nm。在英國，透射電鏡的研究始于1935年，1946年設(shè)計(jì)了diyi批商業(yè)透射電鏡，導(dǎo)致了EM型電鏡的系列生產(chǎn)。在荷蘭，1944年研制成diyi臺電鏡，后來生產(chǎn)了的PhilipsEM和CM型透射電鏡。我國的透射電鏡研制始于20世紀(jì)50年代，1977已作出了分辨率為0.3nm的80萬倍的透射電鏡。

　　1949年以前，由于很難制備出能讓電子束穿過的薄金屬樣品，開始用透射電鏡直接觀察試樣。隨后，荷蘭的Bollnan和英國劍橋大學(xué)的赫什(Peter B.Hirsch)研究組進(jìn)一步發(fā)展這一技術(shù)。特別是Hirsch研究組，發(fā)展了電子衍襯理論，可以解悉電子束穿過試樣形成的電子衍襯像，開創(chuàng)了用透射電鏡直接觀察試樣的時代，為電子顯微鏡在材料學(xué)的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。

　　20世紀(jì)70年代，美國亞利桑那州立大學(xué)的考利(John Cowley)和澳大利亞墨爾本大學(xué)的穆迪(Alex Moodie)建立了高分辨電子顯微想的理論與技術(shù)，發(fā)展了高分辨電子顯微學(xué)。20世紀(jì)80年代，發(fā)展了高空間分辨分析電子顯微學(xué)，人們可采用高分辨技術(shù)、微衍射、電子能量損失譜、電子能譜儀等對很小范圍內(nèi)(約1nm)的區(qū)域進(jìn)行電子像、晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分的研究，將電子顯微分析技術(shù)在材料學(xué)中的研究大大地拓展了。20世紀(jì)90年代，由于納米科技的飛速發(fā)展，對電子顯微分析技術(shù)的要求越來越高，進(jìn)一步推動了電子顯微學(xué)的發(fā)展。目前，透射電鏡已發(fā)展到了球差校正透射電鏡的階段。

　　目前世界上生產(chǎn)透射電鏡的大致可分為三類：

　　常規(guī)透射電鏡：加速電壓為100～200kV。200kV透射電鏡的分辨率可達(dá)0.19nm。

　　中壓透射電鏡：加速電壓為300～400kV。300kV透射電鏡的分辨率可達(dá)0.17nm，400kV透射電鏡的分辨率可達(dá)0.16nm。

　　高壓透射電鏡：加速電壓為1000kV。目前1000kV的透射電鏡Zgao分辨率可達(dá)0.1nm。

　　目前用的Z多的透射電鏡是200kV和300kV的電鏡，高壓電鏡由于價(jià)格昂貴，體積龐大，用得很少。

　　透射電鏡以其高分辨本領(lǐng)和科學(xué)的直觀性顯示出無比的魅力，在眾多領(lǐng)域，如：生物、醫(yī)學(xué)、農(nóng)林、養(yǎng)殖和材料科學(xué)研究方面得到了廣泛的應(yīng)用，發(fā)揮著不可忽視的作用。透射電鏡技術(shù)的應(yīng)用與未來前景無比廣闊，有許多新知識等待著人們?nèi)ヌ骄?，有許多方法等待著人們?nèi)?chuàng)造，有許多新問題等待著人們?nèi)ソ鉀Q。