TEM的原理是将电子通过一系列的透镜，使其成为一个紧凑的束，并通过待测物质的薄片（通常是纳米级别的金属或半导体样品），然后将透过薄片的电子在显微镜的屏幕上产生图像。 TEM的关键是要在高真空条件下进行，以避免电子与大气中的分子相互作用而散射。
TEM的优点是具有高分辨率，可以探测样品中的晶体结构、晶格缺陷等微观结构，是材料科学和纳米技术研究中必不可少的工具之一。
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