透射掃描電子顯微鏡是一種結合了透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡特點的復合型顯微鏡，能夠通過掃描樣品并透射電子束來獲得高分辨率的樣品圖像，廣泛應用于材料科學、納米技術、生物學等領域。
透射掃描電子顯微鏡的基本工作原理，包括以下幾個方面：
1、電子束的生成與加速
其工作始于電子源的產生。通常采用場發射槍或熱陰極電子槍（如鎢絲或LaB6）來生成電子。電子源產生的電子被加速，通常加速電壓在幾十千伏（kV）到幾百千伏之間，這些高能電子可以穿透大多數物質。電子束經過加速后，會進入柱系統。
2、電子束聚焦與掃描
在電子束進入柱系統后，它首先通過一系列電磁透鏡進行聚焦。聚焦后的電子束非常細小，直徑可以達到納米級別。電子束的掃描是其特點，掃描是通過逐點激發樣品進行的。在掃描過程中，電子束依次沿著樣品表面按照一定的順序掃描，并且每掃描一遍，便收集該位置反射或透過的電子信號。
3、樣品與電子束相互作用
在透射掃描電子顯微鏡中，電子束與樣品的相互作用決定了圖像的形成。當高能電子束照射到樣品上時，樣品會發生不同程度的散射，部分電子會透射穿過樣品，而另一部分則會被反射或散射。透射的電子攜帶了關于樣品微觀結構的信息，因此它們將被用來形成圖像。
4、信號的探測與圖像重建
關鍵技術之一是高效的信號探測系統。通過一組探測器，系統可以接收到透過樣品的電子束的信號。這些信號會被轉換成電信號，并經過放大和處理，最終生成圖像。在成像過程中，探測到的每個信號點都代表了電子束掃描到的樣品位置的特定信息。
透射掃描電子顯微鏡是一種高精度、高分辨率的顯微鏡，通過掃描電子束與樣品的相互作用，結合透射電子信號的采集與處理，能夠提供表面和內部結構的詳細圖像。它將透射電子顯微鏡與掃描電子顯微鏡的優勢結合在一起，適用于多個研究領域，是探索微觀世界重要的工具。
