透射電子顯微鏡（TEM）的工作原理主要依賴於高能電子束穿透樣品的能力。具體可以總結為以下幾點：
電子槍發射出高能電子束。這個電子束經過一系列電磁透鏡的聚焦和加速，形成非常細小的光斑，然後照射在樣品上。
當電子束穿透樣品時，它們會與樣品中的原子發生碰撞，改變方向。電子的波長非常短，通常小於可見光的波長，這使得TEM具有比光學顯微鏡更高的解析度。
透過樣品的電子攜帶著樣品內部結構的信息。樣品的緻密部分會吸收更多的電子，而稀疏部分吸收較少的電子。這些信息隨後被轉換為可見光影像，以便觀察者分析。
TEM的成像系統包括多個電磁透鏡，用於放大和聚焦電子束。這些透鏡包括物鏡、中間鏡和投影鏡。物鏡是最接近樣品的透鏡，負責形成第一次放大圖像。中間鏡和投影鏡則進一步放大這個圖像，最終在螢光屏上形成清晰的電子顯微圖像。
通過這種方式，TEM能夠揭示樣品的微觀結構，包括晶體缺陷、分子結構等，對於材料科學、生物學等領域的研究至關重要。