Glavne komponente elektronskog mikroskopa su:
Izvor elektrona: katoda koja oslobađa slobodne elektrone i anoda u obliku prstena koja ubrzava elektrone. Razlika napona između katode i anode mora biti vrlo velika, obično između nekoliko tisuća i 3 milijuna volti.
Elektron: koristi se za fokusiranje elektrona. Obično se koristi magnetska leća, ponekad elektrostatička leća. Elektronska leća djeluje na isti način kao optička leća u optičkom mikroskopu. Fokus optičke leće je fiksan, dok se fokus elektronske leće može podešavati, tako da elektronski mikroskop nema pomični sustav leća kao optički mikroskop.
Vakuumska jedinica: Vakuumska jedinica se koristi za osiguranje vakuuma unutar mikroskopa tako da se elektroni ne apsorbiraju ili skreću na svom putu.
Držač uzorka: Uzorak se može stabilizirati u držaču uzorka. Osim toga, često postoje uređaji koji se mogu koristiti za promjenu uzorka (npr. pomicanje, rotacija, zagrijavanje, hlađenje, rastezanje itd.).
Detektor: Koristi se za prikupljanje signala ili sekundarnih signala od elektrona. Tipovi koriste transmisijsku elektronsku mikroskopiju
Mikroskopom (TransmissionElectronMicroscopyTEM) moguće je dobiti izravnu projekciju uzorka. U ovom tipu mikroskopa elektroni prolaze kroz uzorak, tako da uzorak mora biti vrlo tanak. Atomska težina atoma koji čine uzorak, napon pri kojem se elektroni ubrzavaju i željena rezolucija određuju debljinu uzorka. Debljina uzorka može varirati od nekoliko nanometara do nekoliko mikrona. Što je veća atomska težina i niži napon, uzorak mora biti tanji.
Promjenom sustava leća objektiva može se izravno povećati slika u žarišnoj točki objektiva. To omogućuje dobivanje slike difrakcije elektrona.
difrakcijska slika. Pomoću ove slike može se analizirati kristalna struktura uzorka.
U transmisijskoj elektronskoj mikroskopiji s filtriranjem energije (EFTEM) mjeri se promjena brzine elektrona dok prolaze kroz uzorak. Iz toga je moguće zaključiti kemijski sastav uzorka, kao što je raspodjela kemijskih elemenata unutar uzorka.
