透射电镜是一种把经加速和聚集的电子束透射到非常薄的样品上，电子与样品中的原子碰撞而改变方向，从而产生立体角散射。散射角的大小与样品的密度、厚度等相关，因此可以形成明暗不同的影像，影像在放大、聚焦后在成像器件(如荧光屏，胶片以及感光耦合组件)上显示出来的显微镜。
在光学显微镜下无法看清小于0.2微米的细微结构，这些结构称为亚显微结构或超细结构。要想看清这些结构，就必须选择波长更短的光源，以提高显微镜的分辨率。1932年Ruska发明了以电子束为光源的透射电子显微镜，电子束的波长比可见光和紫外光短得多，并且电子束的波长与发射电子束的电压平方根成反比，也就是说电压越高波长越短。目前透射电镜分辨力可达0.2纳米。
透射电镜样品杆的分类
1、气氛杆：
气氛杆能够突破现有透射电镜对于真空度要求的限制，在一个完全封闭的气体系统中，研究透射电镜内的气相反应过程，如高分辨下观察催化剂与气体的反应情况。并结合控温模块，能够在特定的压力和温度下动态的，实时的观察原子级别的固气反应。同时，该样品杆首次可以真正在透射电镜中进行密闭腔室的EDS元素分析。
透射电镜样品杆的分类及应用
可用气体种类：氢气、氮气、氧气、氩气、氨气等多种气体。
气压范围：0-1atm;
温度范围：1-1000℃;
应用领域：原位气相催化反应、气相氧化还原反应过程等。
2、加热杆：
加热杆的电热电子芯片采用特有的加热技术，在绝缘层上添加了额外电极图案。这种分离电刺激的设计，减少了电流的泄漏和保持了信号的完整性，从而能够在一个稳定的平台上同时进行试样的加热和电化学表征。
电学表征：透射电镜的电学测试面临的最大挑战是：表征纳米尺度样品的电学性能时，所需要的电流非常小，通常小于1nA，并且必须被准确的加载和测量以确保结果的准确性。分析测试中心配备的Fusion样品杆可提供几pA的测量，灵敏度达到aA。拥有30多种不同的电学芯片可供选择，样品支撑区域适合用于每一种应用。
电热性能表征：电热芯片具有特制的SiC加热器，使研究者能够在温度下进行电学实验。
温度范围：0-1200℃(电热实验时为900℃);
电流范围：0-100mA;
电压范围：0-55V;
应用研究领域：真空条件下的热反应过程(如材料相变)以及电学下的氧化还原反应等。
3、液体杆：
液体杆能在完全液体的环境下对试样进行动态成像和电化学研究，能在高分辨率下研究和观察液体样品，可以实时的记录纳米尺度下的动态环境，如生物矿化。研究者可以探索材料的基本物理性能和优化电化学系统，如进行循环伏安和其他电化学实验。同时配备的加热模块，可以使透射电镜样品杆直接加热液体。
液体加热范围：0-100℃;
电流范围：60pA-600mA;
电压范围：0-11V;
试样频率：10µHz–1MHz;
应用研究领域：如电池、燃料电池、金属有机催化和防腐涂层等。
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