Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM: Transmission Eelectron Microscope) được phát triển từ năm 1930 là công cụ kỹ thuật không thể thiếu được cho nghiên cứu vật liệu và y học. Dựa trên nguyên tắc hoạt động của kính hiển vi quang học, kính hiển vi điện tử truyền qua có ưu điểm nổi bật nhờ bước sóng của chùm điện tử ngắn hơn rất nhiều so với của ánh sáng nhìn thấy nên có thể quan sát đến kích thước cỡ 0,2 nm.
Hình 3.5. Máy đo TEM
Các điện tử từ catốt bằng dây tungsten đốt nóng đi tới anốt và được hội tụ bằng thấu kính từ lên mẫu đặt trong buồng chân không. Tác dụng của tia điện tử tới mẫu có thể tạo ra chùm điện tử thứ cấp, điện tử phản xạ, điện tử Auger, tia X thứ cấp, phát quang catốt và tán xạ không đàn hồi với các đám mây điện tử trong mẫu
HV: Phạm Khắc Quyết 41 Itims 2009
cùng với tán xạ đàn hồi với hạt nhân nguyên tử. Các điện tử truyền qua mẫu được khuếch đại và ghi dưới dạng ảnh huỳnh quang hoặc kỹ thuật số.
Khi chùm điện tử chiếu tới mẫu với tốc độ cao và trong phạm vi rất hẹp, các điện tử bị tán xạ bởi thế tĩnh điện giữa hạt nhân nguyên tử và lớp mây điện tử của vật liệu gây nhiễu xạ điện tử. Nhiễu xạ điện tử có thể cung cấp những thông tin rất cơ bản về cấu trúc tinh thể, tuân theo định luật Bragg như đối với nhiễu xạ tia X. Khác với nhiễu xạ tia X, do bước sóng của chùm điện tử rất nhỏ nên ứng với khoảng cách mặt mạng trong tinh thể thì góc nhiễu xạ phải rất bé, cỡ dưới 0,010. Tuỳ thuộc vào bản chất của vật liệu, ảnh nhiễu xạ điện tử thường là một loạt những vòng sáng đối với mẫu có nhiều vi tinh thể định hướng ngẫu nhiên hoặc là mạng lưới riêng biệt những điểm sáng sắc nét trên ảnh nhiễu xạ vi điện tử là ảnh của nguồn điện. Các ảnh TEM của vật liệu được chụp trên kính hiển vi điện tử truyền qua JEOL TEM 5410 NV có điện thế từ 40÷100kV, độ phân giải đối với điểm ảnh là 0,2 nm, đối với ảnh mạng tinh thể là 0,15nm, độ phóng đại từ 20-500000 lần.