TEM 主要由三部分組成：電子光學(xué)系統(tǒng)（又稱鏡筒）、真空系統(tǒng)和供電系統(tǒng)。

它的成像原理是電子衍射襯度成像。

（1） 當(dāng)一束平行光束照射到具有周期性結(jié)構(gòu)特征的物體時(shí)，便產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。除零級(jí)衍射束外，還有各級(jí)衍射束，經(jīng)過(guò)透鏡的聚焦作用，在其后焦面上形成衍射振幅的極大值，每一個(gè)振幅的極大值又可看作次級(jí)相干源，由它們發(fā)出次級(jí)波在像平面上相干成像。在透射電鏡中，用電子束代替平行入射光束，用薄膜狀的樣品代替周期性結(jié)構(gòu)物體，就可重復(fù)以上衍射成像過(guò)程。

（2） 對(duì)于透射電鏡，改變中間鏡的電流，使中間鏡的物平面從一次像平面移向物鏡的后焦面，可得到衍射譜。反之，讓中間鏡的物平面從后焦面向下移到一次像平面，就可看到像。這就是為什么透射電鏡既能看到衍射譜又能觀察像的原因。

透射電子顯微鏡TEM（Transmission Electron Microscope）是通過(guò)擷取穿透物質(zhì)的透射電子或彈性電子成像或做成衍射圖樣來(lái)做微細(xì)組織和晶體結(jié)構(gòu)研究，分析時(shí)，通常是利用電子成像的衍射對(duì)比，做成明視野或暗視野影像，并配合衍射圖案來(lái)進(jìn)行觀察。

也稱掃描力顯微鏡，其工作原理為，一個(gè)對(duì)力非常敏感的微懸臂，其尖端有一個(gè)微小的探針，當(dāng)探針接近樣品表面時(shí)，由于原子間的相互作用力，使得裝配探針的懸臂發(fā)生微彎曲，檢測(cè)到微彎曲的情況，就知道表面與原子之間的原子力大小。將微懸臂彎曲的信號(hào)的形變轉(zhuǎn)換成光電信號(hào)并放大，就可以得到原子之間力的微弱變化信號(hào)。利用微懸臂間接地感受和放大原子之間的作用力，從而達(dá)到檢測(cè)的目的。在探針沿表面掃描時(shí)，保持尖端與表面原子力恒定所需施加于壓電材料兩端的電壓波形，就反映了表面形貌。原子力顯微鏡能觀察到納米尺度的物體，甚至可看到原子。