透射電子顯微鏡（TEM）主要用於觀察樣品內部的超微結構，其作用包括形態觀察、成分分析、結構解析等。
TEM使用加速和聚集的電子束照射薄樣品，電子與樣品中的原子碰撞後改變方向，從而產生立體角散射，這種散射的角度與樣品的密度和厚度相關，形成明暗不同的影像。TEM的解析度非常高，可以達到0.1至0.2納米，放大倍數可以從幾萬到百萬級，使其能夠觀察小於0.2微米的亞顯微結構。
TEM在多個領域都有廣泛套用，如在材料科學中，可以用於觀察材料的晶格結構、晶體缺陷、納米顆粒等，以研究材料的結構和性能關係；在生物科學中，可以觀察細胞、細胞器、病毒等生物樣本的超微結構，用於研究蛋白質的結構和功能、細胞凋亡等；此外，TEM也廣泛套用於物理和化學領域，用於觀察物質的原子結構和電子結構。
TEM的高解析度和放大能力使其成為形態觀察的重要工具。例如，它可以觀察到一列原子的結構，對於材料科學、地質礦物學、生命科學等領域的研究至關重要。並且，TEM還可以結合能譜分析進行微觀區域的成分分析，如通過面掃描或線掃描測定元素分布。
綜上所述，TEM是一種多功能的科學儀器，廣泛套用於各種領域，為研究者提供了觀察和分析微觀世界的高效手段。