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由于電子顯微鏡的分析精度逼近原子尺度，所以利用場(chǎng)發(fā)射槍透射電鏡，用直徑為0.13nm的電子束，不僅可以采集到單個(gè)原子的Z-襯度像，而且還可采集到單個(gè)原子的電子能量損失譜。即電子顯微鏡可以在原子尺度上可同時(shí)獲得材料的原子和電子結(jié)構(gòu)信息。觀察樣品中的單個(gè)原子像，始終是科學(xué)界長(zhǎng)期追求的目標(biāo)。一個(gè)原子的直徑約為1千萬(wàn)分之 2-3mm。所以，要分辯出每個(gè)原子的位置，需要 0.1nm 左右的分辨率的電鏡，并把它放大約1千萬(wàn)倍才行。人們預(yù)測(cè)，當(dāng)材料的尺度減少到納米尺度時(shí)，其材料的光、電等物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)可能具有性。因此，納米顆粒、納米管、納米絲等納米材料的制備，以 及其結(jié)構(gòu)與性能之間關(guān)系的研究成為人們十分關(guān)注的研究熱點(diǎn)。

利用電子顯微鏡，一般要在200KV 以上超高真空?qǐng)霭l(fā)射槍透射電鏡上，可以觀察到納米相和納米線(xiàn)的高分辨電子顯微鏡像、納米材料的電子衍射圖和電子能量損失譜。如，在電鏡上觀察到內(nèi)徑為0.4nm 的納米碳管、Si-C-N 納米棒、以及Li 摻雜Si 的半導(dǎo)體納米線(xiàn)等。

在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，納米膠體金技術(shù)、納米硒保健膠囊、納米級(jí)水平的細(xì)胞器結(jié)構(gòu)，以及納米機(jī)器人可以小如細(xì)菌，在血管中監(jiān)測(cè)血液濃度，清除血管中的血栓等的研究工作，可以說(shuō)都與電子顯微鏡這個(gè)工具分不開(kāi)。總之：

掃描電鏡、透射電鏡在材料科學(xué)特別納米科學(xué)技術(shù)上的地位日益重要。穩(wěn)定性、操作性的改善使得電鏡不再是少數(shù)專(zhuān)家使用的高級(jí)儀器，而變成普及性的工具；更高分辨率依舊是電鏡發(fā)展的最主要方向；掃描電鏡和透射電鏡的應(yīng)用已經(jīng)從表征和分析發(fā)展到原位實(shí)驗(yàn)和納米可視加工；聚焦離子束(FIB)在納米材料科學(xué)研究中得到越來(lái)越多的應(yīng)用；FIB/SEM雙束電鏡是目前集納米表征、納米分析、納米加工、納米原型設(shè)計(jì)的大工具；矯正型STEM (Titan)的目標(biāo)：2014年實(shí)現(xiàn)0.5Å分辨率下的3D結(jié)構(gòu)表征。