Die Hauptkomponenten eines Elektronenmikroskops sind:
Elektronenquelle: eine Kathode, die freie Elektronen abgibt, und eine ringförmige Anode, die die Elektronen beschleunigt. Der Spannungsunterschied zwischen Kathode und Anode muss sehr hoch sein, typischerweise zwischen einigen Tausend und 3 Millionen Volt.
Elektronenlinse: Wird verwendet, um die Elektronen zu fokussieren. Normalerweise wird eine magnetische Linse verwendet, manchmal auch eine elektrostatische Linse. Eine Elektronenlinse funktioniert auf die gleiche Weise wie eine optische Linse in einem optischen Mikroskop. Der Fokus der optischen Linse ist fest, während der Fokus der Elektronenlinse eingestellt werden kann. Das Elektronenmikroskop hat also kein bewegliches Linsensystem wie das optische Mikroskop.
Vakuumeinheit: Die Vakuumeinheit dient dazu, im Inneren des Mikroskops ein Vakuum zu erzeugen, sodass Elektronen auf ihrem Weg weder absorbiert noch abgelenkt werden.
Probenhalter: Im Probenhalter kann die Probe stabilisiert werden. Zusätzlich sind oft Vorrichtungen vorhanden, mit denen die Probe verändert werden kann (z.B. bewegen, drehen, erhitzen, kühlen, strecken, etc.).
Detektor: Wird verwendet, um Signale oder Sekundärsignale von Elektronen zu sammeln. Typen verwenden Transmissionselektronenmikroskopie
Mikroskop (TransmissionselektronenmikroskopieTEM) ist es möglich, eine direkte Projektion einer Probe zu erhalten. Bei dieser Art von Mikroskop durchdringen Elektronen die Probe, daher muss die Probe sehr dünn sein. Das Atomgewicht der Atome, aus denen die Probe besteht, die Spannung, mit der die Elektronen beschleunigt werden, und die gewünschte Auflösung bestimmen die Dicke der Probe. Die Dicke der Probe kann von einigen Nanometern bis zu einigen Mikrometern variieren. Je höher das Atomgewicht und je niedriger die Spannung, desto dünner muss die Probe sein.
Durch Veränderung des Linsensystems der Objektivlinse kann man das Bild im Brennpunkt der Objektivlinse direkt vergrößern. Dadurch erhält man ein Elektronenbeugungsbild.
Beugungsbild. Anhand dieses Bildes kann die Kristallstruktur der Probe analysiert werden.
Bei der energiegefilterten Transmissionselektronenmikroskopie (EFTEM) misst man die Geschwindigkeitsänderung der Elektronen beim Durchgang durch die Probe. Daraus kann man auf die chemische Zusammensetzung der Probe schließen, beispielsweise auf die Verteilung der chemischen Elemente innerhalb der Probe.
