在荧光成像领域，显微镜使用者长期面临一个典型且棘手的挑战 —— 样本组织的厚度与质地差异。生物样本中，细胞大小从几微米到数十微米不等，形态更是千姿百态，有的呈球形，有的为梭形，还有的是不规则的多边形，这些差异会直接导致成像时出现伪影：边缘模糊不清、深层结构与浅层结构重叠、全景显微照片中布满散在的离焦点，让目标结构的轮廓难以辨认。

对于透射电镜（TEM）技术员而言，日常工作中最棘手的挑战莫过于束敏感样品的成像——生物切片、软材料、钙钛矿这类样品，稍高的电子剂量就会导致结构坍塌，可剂量太低又无法获取清晰的相位信息。

长期以来，泽尼克相差法（ZPC）一直是 TEM 技术员处理这类样品的标配方案，但实际操作中，低剂量下成像模糊、电子剂量莫名浪费的问题始终困扰着一线工作者。

透射电子显微镜（transmission electron microscopy, TEM）对材料科学与工程领域的核心贡献，聚焦于晶体缺陷的成像与分析。这类缺陷——尤其是与位错、沉淀物及其界面、晶界相关的缺陷 —— 主导着金属、合金、陶瓷、复合材料乃至部分半导体的力学、物理及化学性能。

因此，本文未穷尽罗列物理科学中各类材料的相关关键文献，而是将晶体缺陷研究作为 TEM 解决材料问题的典型应用重点呈现，同时梳理了 TEM 成像技术、电子散射、衍射及分析技术领域的核心突破。

传统透射电子显微镜（TEM）凭借原子级空间分辨能力，已在生物学、化学、物理学等领域取得多项突破性成果，但受时间分辨率限制，难以追踪超快速动态过程。随着激光技术与电子光学技术的融合，激光驱动超快透射电子显微镜（UTEM）出现，成为突破时空分辨率限制、研究多维度微观动态的关键工具。

体电子显微镜（vEM，又称 volume EM）是生物医学研究里常用的超高精度成像技术，能把细胞、组织，还有线虫、果蝇这类小型生物的三维结构，以纳米级分辨率清晰展现，被《自然》杂志列为 2023 年值得关注的七大技术之一。

透射电子显微镜（TEM）的成像精度和分析能力，核心靠电子源与电子枪的性能。电子源是电子束的源头，提供稳定可控的电子束照射样品；电子枪是集成控制组件，二者共同决定了TEM的分辨率、信号强度和应用范围。

在扫描电镜（SEM）、聚焦离子束（FIB）及 FIB-SEM系统的日常使用中，碳污染一直是个让人头疼的问题，严重制约着实验结果的准确性和样品制备质量。

扫描电镜(SEM)采用聚焦电子束对样品表面进行逐点扫描成像，通过收集二次电子、背散射电子和吸收电子等多种信号源，经过放大和显示处理，能够获取样品的表面形貌、粗糙度等关键信息。

SEM的核心优势在于其亚纳米级的高空间分辨率(<1nm)、宽敞的操作腔室、卓越的环境适应性，以及与EDS、FIB等多种技术的出色兼容性。 基于这些技术特点，SEM在电池负极、正极、隔膜、固态电解质材料及其界面的形貌、孔隙率和曲折度研究领域获得了广泛而深入的应用。

转盘共聚焦的性能，不仅取决于 Nipkow 盘的设计，还与整个系统的集成度密切相关。不同类型的圆盘与设备，针对生物荧光成像和工业检测形成了差异化方案，各自在透光率、分辨率与实用性之间寻找最优解。

拉曼散射的本质是激发光子与分子间的非共振相互作用，这种作用机制决定了其信号强度天然微弱，在常规测量几何结构中，可探测的拉曼光子数量极为有限。