Lähetyselektronimikroskopia (TEM) on kuvantamistekniikka, jossa elektronisäteet kulkevat hyvin ohuesti leikattujen näytteiden läpi. Kun elektronit kulkevat näytteen läpi ja ovat vuorovaikutuksessa sen rakenteen kanssa, kuva ratkeaa ja suurennetaan ja tarkennetaan kuvantamisvälineelle, kuten valokuvafilmille tai loisteputkelle, tai kaapataan erityisellä CCD -kameralla. Koska lähetyselektronimikroskopiassa käytettävillä elektroneilla on hyvin pieni aallonpituus, TEM: t voivat kuvata paljon suuremmilla resoluutioilla kuin perinteiset optiset mikroskoopit, jotka ovat riippuvaisia valonsäteistä. Suuremman erottelukykynsä vuoksi TEM: llä on tärkeä rooli virologian, syöpätutkimuksen, materiaalien tutkimuksen ja mikroelektroniikan tutkimuksen ja kehittämisen aloilla.
Ensimmäinen TEM -prototyyppi rakennettiin vuonna 1931, ja vuoteen 1933 mennessä yksikkö, jonka erottelukyky oli valoa suurempi, oli demonstroitu käyttämällä puuvillakuitujen kuvia testinäytteenä. Seuraavien vuosikymmenten aikana siirtoelektronimikroskopian kuvantamisominaisuuksia kehitettiin, mikä teki tekniikasta hyödyllisen biologisten näytteiden tutkimuksessa. Ensimmäisen elektronimikroskoopin käyttöönoton jälkeen Saksassa vuonna 1939 toinen maailmansota viivästytti kehitystä, jossa keskeinen laboratorio pommitettiin ja kaksi tutkijaa kuoli. Sodan jälkeen otettiin käyttöön ensimmäinen elektronimikroskooppi, jonka suurennus oli 100 kt. Sen perustavanlaatuinen monivaiheinen muotoilu löytyy edelleen nykyaikaisesta lähetyselektronimikroskopiasta.
Kun TEM -tekniikka kypsyi, siihen liittyvä tekniikka, skannaava lähetyselektronimikroskopia (STEM), parannettiin 1970 -luvulla. Kenttäpäästöpistoolin ja parannetun objektiivin kehittäminen mahdollisti atomien kuvantamisen STEM -laitteiden avulla. Suuri osa STEM -tekniikan kehityksestä johtui lähetyselektronimikroskopian kehityksestä.
TEM -objektiivit sisältävät yleensä kolme linssivaihetta: kondensaatiolinssi, objektiivilinssi ja projektorin linssi. Ensisijainen elektronisuihku muodostuu lauhduttavasta linssistä, kun taas objektiivilinssi tarkentaa näytteen läpi kulkevan säteen. Projisoiva linssi laajentaa säteen ja heijastaa sen kuvantamislaitteelle, kuten elektroniselle näytölle tai kalvoarkille. Muita erikoislinssejä käytetään säteen vääristymien korjaamiseen. Energiasuodatusta käytetään myös kromaattisen poikkeaman korjaamiseen, vääristymän muotoon, joka johtuu linssin kyvyttömyydestä kohdistaa kaikki spektrin värit samaan lähentymispisteeseen.
Vaikka eri lähetyselektronimikroskooppijärjestelmät eroavat toisistaan, niillä on useita yhteisiä osia ja vaiheita. Ensimmäinen näistä on tyhjiöjärjestelmä, joka tuottaa elektronivirran ja sisältää sähköstaattiset levyt ja linssit, joilla käyttäjä voi ohjata säteen. Näytevaihe sisältää ilmalukkoja, jotka mahdollistavat tutkittavan kohteen lisäämisen virtaan. Tässä vaiheessa olevat mekanismit mahdollistavat näytteen sijoittamisen optimaaliseen näkymään. Elektronipistoolia käytetään “pumppaamaan” elektronivirta TEM: n läpi. Lopuksi optinen linssin tavoin toimiva elektronilinssi toistaa kohteen tason.