TEM微观结构表征晶体结构与晶体学特性分析成分与化学状态分析动态过程与原位表征特殊样品表征读者可系统学习到不同检测需求下TEM的选型逻辑与实操要点，掌握EDSEELS，了解TEM在材料科学、生物学、半导体、能源等领域解决 “纳米-原子尺度” 问题的核心价值，为开展精准表征实验与机理研究提供全面参考。

TEM 通过电子束穿透超薄样品（通常＜200nm），利用电子与原子的相互作用（弹性/非弹性散射）形成明暗衬度，直接观察材料的，具体包括：

形貌与尺寸分析

2）表征薄膜材料的厚度、均匀性及表面平整度；

图1：TEM用于粒径、形状分析。

用于厚度、均匀性分析。DOI：图3：TEM用于孔径分析。1）识别晶体材料中的位错、堆垛层错、空位、晶界等微观缺陷；

图4：TEM用于晶体缺陷分析。DOI：10.1016/j.msea.2023.144905

相分布与界面结构

2）解析异质界面（如金属-陶瓷界面、半导体-绝缘体界面）的晶格排列的结构，判断界面结合状态（如是否存在过渡层、晶格匹配度）。

利用电子衍射效应，TEM 可解析材料的晶体结构、取向及织构，为材料的结晶度、物相鉴定提供关键数据：

晶体结构解析

选区电子衍射（SAED）会聚束电子衍射（CBED）2）对微纳尺度晶体（如有机小分子晶体、MOFs 晶体），结合技术，实现原子级别的晶体结构解析（无需依赖 X 射线衍射的大尺寸单晶）。

DOI: 10.1002/adma.201900060

晶体取向与织构分析

晶粒取向、取向差及织构（如金属材料的轧制织构、薄膜材料的择优取向）2）评估晶体取向对材料性能的影响（如半导体材料的取向影响载流子迁移率、金属织构影响力学）。

结合谱学附件，TEM 可实现微区成分的定性、半定量及化学状态分析：

元素组成分析

能量色散 X 射线光谱仪（EDS）2）配备：分析轻元素（如 Li、Be、B）的含量，且能区分元素的化学价态（如 Fe²⁺与 Fe³⁺、C 的 sp² 与 sp³ 杂化）、电子结构（如能带结构、配位环境）。

化学态与键合信息

近边精细结构（ELNES）2）对高分子材料或有机材料，结合 EELS 分析化学键（如 C-C、C=O、C-N）的分布，判断材料的化学结构完整性。

通过配备原位样品杆（如加热、冷却、加电、拉伸、气氛样品杆），TEM 可实时观察材料在外界刺激下的动态变化，揭示结构-性能的动态关联：

：2. 原位加电对半导体器件（如晶体管）、电池材料（如电极-电解质界面）施加电压，观察电致结构变化（如栅极氧化物击穿、Li 离子脱嵌导致的晶格膨胀）；

：4. 原位气氛/液相在气体（如 O₂、H₂）或液体环境（如电解液、水溶液）中，观察材料的化学反应（如催化剂的原位催化过程、纳米颗粒的溶解/生长）。

针对常规电镜难以表征的样品（如电子束敏感材料、液相样品、生物样品），TEM（尤其是冷冻透射电镜，cryo-TEM）可实现无损或低损伤表征：

：低剂量成像cryo-TEM2.液相样品如胶体溶液、乳液、生物分子溶液，通过cryo-TEM的（将液体样品固定为玻璃态冰，避免水分蒸发导致的结构破坏），观察液相中的纳米组装体（如胶束、囊泡）、纳米颗粒的分散状态；

：单颗粒重构（SPA）TEM的检测能力覆盖 “微观形貌-晶体结构-成分状态-动态过程” 全维度，核心优势在于与，可解决常规表征技术（如光学显微镜、X射线衍射、SEM）难以覆盖的 “纳米-原子尺度” 问题。实际应用中，具体可检测的内容需结合TEM的配置（如是否配备 EDS、EELS、球差校正、原位样品杆）及样品特性（如厚度、导电性、稳定性）综合确定。