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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，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。散射角的大小與樣品的密度、厚度相關，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。
目前，透射電子顯微鏡有幾個重要的發展方向。，分辨率的提升。分辨率一直是透射電鏡發展的目標和方向，發展新一代單色器和球差校正器，進一步提高透射電鏡的能量分辨率和空間分辨率，尤其是對低壓電鏡。第二，發展原位透射電鏡技術。原位透射電鏡在材料合成、化學催化、生命科學和能源材料領域有著重要應用，可以通過在原子尺度下實時觀察和控制氣相反應和液相反應的進行，從而研究反應的本質機理等科學問題。第三，更加廣泛的應用在生物大分子結構研究中。冷凍電鏡在生物大分子結構研究中的廣泛應用，將推動冷凍電鏡技術的不斷發展。冷凍電鏡在生物學領域的應用越來越受到重視，成為連接生物大分子和細胞的紐帶和橋梁。
隨著電子顯微學的不斷發展和進步，透射電子顯微鏡的分辨率已經達到了亞埃量級，電子顯微鏡已經成為材料學領域*的表征手段。從透射電子顯微鏡的誕生到今天的八十多年來，人們借助透射電鏡解決了很多科學難題。透射電子顯微鏡也在不斷發展進步，功能日益全面，性能日益改善。
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