Microscopia electronică cu transmisie (TEM) este o tehnologie de imagistică în care fasciculele de electroni trec prin specimene secționate foarte subțiri. Pe măsură ce electronii sunt transmiși prin specimen și interacționează cu structura acestuia, o imagine se rezolvă, care este mărită și focalizată pe un mediu de imagine, cum ar fi filmul fotografic sau un ecran fluorescent, sau capturată de o cameră CCD specială. Deoarece electronii utilizați în microscopia electronică de transmisie au o lungime de undă foarte mică, TEM-urile pot imagini la rezoluții mult mai mari decât microscoapele optice convenționale care depind de fasciculele de lumină. Datorită puterii lor de rezoluție mai mari, TEM joacă un rol important în domeniile virologiei, cercetării cancerului, studiul materialelor și în cercetarea și dezvoltarea microelectronică.
Primul prototip TEM a fost construit în 1931 și, până în 1933, o unitate cu o putere de rezoluție mai mare decât lumina a fost demonstrată folosind imaginile fibrelor de bumbac ca specimen de testare. În următoarele câteva decenii, capacitățile de imagistică ale microscopiei electronice de transmisie au fost rafinate, făcând tehnologia utilă în studiul specimenelor biologice. După introducerea primului microscop electronic în Germania în 1939, evoluțiile ulterioare au fost amânate de cel de-al Doilea Război Mondial, în care un laborator cheie a fost bombardat și doi cercetători au murit. După război, a fost introdus primul microscop electronic cu mărire de 100k. Designul său fundamental în mai multe etape poate fi încă găsit în microscopia electronică cu transmisie modernă.
Pe măsură ce tehnologia TEM s-a maturizat, o tehnologie similară, microscopia electronică cu transmisie de scanare (STEM), a fost rafinată în anii 1970. Dezvoltarea pistolului cu emisie de câmp și a unei lentile obiectiv îmbunătățite a permis imaginea atomilor folosind STEM. O mare parte din dezvoltarea tehnologiei STEM a rezultat din progresele în microscopia electronică cu transmisie.
TEM-urile încorporează de obicei trei etape de lentilă: lentila de condensare, lentila obiectiv și lentila proiectorului. Fasciculul de electroni primar este format de lentila de condensare, în timp ce lentila obiectiv focalizează fasciculul care trece prin specimen. Lentila de proiectare extinde fasciculul și îl proiectează pe dispozitivul de imagistică, cum ar fi un ecran electronic sau o foaie de film. Alte lentile specializate sunt folosite pentru a corecta distorsiunile fasciculului. Filtrarea energetică este folosită și pentru a corecta aberația cromatică, o formă de distorsiune cauzată de incapacitatea unui obiectiv de a focaliza toate culorile spectrului în același punct de convergență.
În timp ce diverse sisteme de microscopie electronică cu transmisie diferă în designul lor specific, ele au mai multe componente și etape în comun. Primul dintre acestea este un sistem de vid care generează curentul de electroni și încorporează plăci și lentile electrostatice cu care operatorul poate direcționa fasciculul. Etapa specimenului include blocuri de aer care permit introducerea obiectului care urmează să fie studiat în flux. Mecanismele din această etapă permit poziționarea specimenului pentru o vedere optimă. Un tun de electroni este folosit pentru a „pompa” fluxul de electroni prin TEM. În cele din urmă, o lentilă de electroni, acționând similar cu o lentilă optică, reproduce planul obiectului.