透射電鏡由電子光學系統(tǒng)、電源與控制系統(tǒng)及真空系統(tǒng)三部分組成。電子光學系統(tǒng)通常稱鏡筒，是透射電鏡的核心。它分為三部分，即照明系統(tǒng)、成像系統(tǒng)和觀察記錄系統(tǒng)。

透射電鏡的結構

　　一、照明系統(tǒng)

　　透射電鏡照明系統(tǒng)主要由電子槍、聚光鏡、電子束平移和傾斜裝置組成。其作用是提供一束亮度高、照明孔徑角小、平行度好、束流穩(wěn)定的照明源。為滿足明場和暗場成像要求，照明束可在2～3o范圍內(nèi)傾斜。

　　1、電子槍

　　透射電鏡電子槍是發(fā)射電子的照明光源，它實際上是一個由陰極、柵極和陽極組成的靜電透鏡。電子槍的陽極接地，陰極加上了負高壓(-50~200kv)，柵極加上比陰極負幾百至幾千伏的偏壓。電子槍為一個自偏壓回路，起限制和穩(wěn)定束流的作用。

　　2、聚光鏡

　　透射電鏡聚光鏡用來會聚電子槍射出的電子束，減小樣品被照射面積，調(diào)節(jié)照明強度、孔徑角和光斑大小?，F(xiàn)在高性能的電子顯微鏡一般都采用雙聚光鏡系統(tǒng)。diyi聚光鏡是強激磁、短焦距的透鏡，可將電子槍光斑縮小10~50倍;而第二聚光鏡是弱激磁、長焦距透鏡，適焦時放大倍數(shù)為2倍左右。如果電子槍diyi交叉點的光斑直徑為50μm，在樣品平面上可獲得2~10μm的照明電子束斑。雙聚光鏡系統(tǒng)還使得在第二聚光鏡與物鏡之間有足夠的空間來安放樣品臺和其它附件。

　　二、成像系統(tǒng)

　　透射電鏡成像系統(tǒng)主要由物鏡、中間鏡和投影鏡組成。

　　1、物鏡

　　物鏡是Z關鍵的透鏡，用來形成樣品的diyi次放大象。物鏡是一個強激磁、短焦距(f=1~3mm)的物鏡，放大倍數(shù)較高，一般為100~300倍。

　　透射電鏡分辨率的高低主要取決于物鏡的質(zhì)量。物鏡的分辨率主要取決于極靴的形狀和加工精度。一般來說，極靴的內(nèi)孔和上下極靴之間的距離越小，物鏡的分辨率越高。目前高質(zhì)量的物鏡分辨率可達0.1nm。

　　2、中間鏡

　　透射電鏡中間鏡是一個弱激磁、長焦距的變倍透鏡。中間鏡的作用有2個：

　?、僬{(diào)節(jié)放大倍數(shù)：

　　電子顯微鏡的總放大倍數(shù)是各級透鏡放大倍數(shù)的乘積，在透射電鏡操作過程中，通過改變中間鏡的放大倍數(shù)(0~20倍)可以在相當大的范圍內(nèi)(如2000~200000倍)改變透射電鏡的總放大倍數(shù)。

　　②選擇透射電鏡中的成像操作和電子衍射操作：

　　如果中間鏡的物平面和物鏡的象平面重合，則在熒光屏上得到一張清晰的放大象，這就是電子顯微鏡的成像操作;如果中間鏡的物平面和物鏡的后焦面重合，則在熒光屏上得到的是一幅電子衍射花樣，這就是透射電鏡中的電子衍射操作。成像操作和電子衍射操作的轉換，是在固定中間鏡的象距L2不變的情況下，通過改變中間鏡的激磁電流而改變焦距f來實現(xiàn)的。

　　3、投影鏡

　　投影鏡的作用是把經(jīng)中間鏡放大(或縮小)的象(或電子衍射花樣)進一步放大，并投影到熒光屏上。它是一個短焦距的強激磁透鏡，它的景深和焦長都非常大。

　　三、觀察和記錄系統(tǒng)

　　觀察和記錄系統(tǒng)包括熒光屏和照相裝置，在熒光屏下面有一個可以自動換片的照相暗盒。照相時只要將熒光屏垂直豎起，電子束即可使照相底片曝光。由于透射電鏡的焦長很大，雖然熒光屏和底片之間有數(shù)十厘米的間距，當熒光屏上觀察到的圖象聚焦清楚時，仍能保證底片上的圖象清晰。

　　電子顯微鏡工作時，整個電子通道都必須處于真空中。新式的電子顯微鏡中電子槍、鏡筒和照相室之間都裝有氣閥，各部分都可單獨抽真空，因此在更換燈絲、清洗鏡筒和更換底片時，并不破壞其它部分的真空狀態(tài)。

　　電源和控制系統(tǒng)主要包括三部分：燈絲電源和高壓電源，使電子槍產(chǎn)生穩(wěn)定的高能照明電子束;各電磁透鏡的穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，使各電磁透鏡具有高的穩(wěn)定度;電氣控制電路，用來控制真空系統(tǒng)、電氣合軸、自動聚焦、自動照相等。

透射電鏡的特點

　　1、由于樣品制備技術的限制，對大多數(shù)生物樣品來說，一般只能達到2nm的分辨率。

　　2、透射電鏡圖像的分辨能力不僅取決于透射電鏡本身的分辨率，而且取決于樣品結構的反差。

　　3、透射電鏡所用的光源是電子波，波長在非可見光范圍內(nèi)無顏色反應，所形成的圖像是黑白圖像，要求圖像必須具有一定的反差。

　　4、生物體組織和細胞成分主要有C\H\O\N等輕元素組成，它們的原子序數(shù)較低，電子散射能力弱，相互之間的差別又很小，透射電鏡下的圖像反差一般較低。

　　5、由于電子束的穿透能力較弱，樣品必須制成超薄切片。

　　6、觀察面小，載網(wǎng)直接能夠為3mm,超薄切片范圍為0.3-0.8mm。

　　7、電子束的強烈照射，易損傷樣品，發(fā)生變形、升華等，甚至被擊穿破裂，可能使觀察結構產(chǎn)生假象。

　　8、觀察時透射電鏡鏡筒必須保持真空，為了保證樣品在真空下不損傷，對樣品要求應無水分。因此，不能觀察活體的生物樣本。

　　9、生物制樣復雜，在步驟繁多的制樣過程中，樣品容易產(chǎn)生收縮、膨脹、破碎以及內(nèi)含物丟失丟失等結構改變。