Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης (TEM) είναι μια τεχνολογία απεικόνισης στην οποία δέσμες ηλεκτρονίων διέρχονται από δείγματα με πολύ λεπτή τομή. Καθώς τα ηλεκτρόνια μεταδίδονται μέσω του δείγματος και αλληλεπιδρούν με τη δομή του, μια εικόνα μεγεθύνεται και εστιάζεται σε ένα μέσο απεικόνισης, όπως φωτογραφικό φιλμ ή μια οθόνη φθορισμού, ή καταγράφεται από μια ειδική κάμερα CCD. Επειδή τα ηλεκτρόνια που χρησιμοποιούνται στην ηλεκτρονική μικροσκοπία μετάδοσης έχουν πολύ μικρό μήκος κύματος, τα TEM μπορούν να απεικονίσουν σε πολύ υψηλότερες αναλύσεις από τα συμβατικά οπτικά μικροσκόπια που εξαρτώνται από δέσμες φωτός. Λόγω της υψηλότερης διακριτικής τους ικανότητας, τα TEM διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στους τομείς της ιολογίας, της έρευνας για τον καρκίνο, της μελέτης υλικών και στην έρευνα και ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής.
Το πρώτο πρωτότυπο TEM κατασκευάστηκε το 1931 και, μέχρι το 1933, είχε επιδειχθεί μια μονάδα με ισχύ διαχωρισμού μεγαλύτερη από το φως χρησιμοποιώντας τις εικόνες ινών βαμβακιού ως δείγμα δοκιμής. Τις επόμενες δεκαετίες, οι δυνατότητες απεικόνισης της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας μετάδοσης βελτιώθηκαν, καθιστώντας την τεχνολογία χρήσιμη στη μελέτη βιολογικών δειγμάτων. Μετά την εισαγωγή του πρώτου ηλεκτρονικού μικροσκοπίου στη Γερμανία το 1939, οι περαιτέρω εξελίξεις καθυστέρησαν από τον Β’ Παγκόσμιο Πόλεμο, κατά τον οποίο ένα βασικό εργαστήριο βομβαρδίστηκε και δύο ερευνητές πέθαναν. Μετά τον πόλεμο, παρουσιάστηκε το πρώτο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο με μεγέθυνση 100k. Ο θεμελιώδης σχεδιασμός πολλαπλών σταδίων μπορεί να βρεθεί ακόμα στη σύγχρονη ηλεκτρονική μικροσκοπία μετάδοσης.
Καθώς η τεχνολογία TEM ωρίμαζε, μια σχετική τεχνολογία, η ηλεκτρονική μικροσκοπία μετάδοσης σάρωσης (STEM), βελτιώθηκε τη δεκαετία του 1970. Η ανάπτυξη του πιστολιού εκπομπής πεδίου και ενός βελτιωμένου αντικειμενικού φακού επέτρεψαν την απεικόνιση ατόμων με χρήση STEM. Μεγάλο μέρος της ανάπτυξης της τεχνολογίας STEM προέκυψε από τις εξελίξεις στην ηλεκτρονική μικροσκοπία μετάδοσης.
Τα TEM συνήθως ενσωματώνουν τρία στάδια φακού: τον φακό συμπύκνωσης, τον αντικειμενικό φακό και τον φακό του προβολέα. Η κύρια δέσμη ηλεκτρονίων σχηματίζεται από τον φακό συμπύκνωσης, ενώ ο αντικειμενικός φακός εστιάζει τη δέσμη που διέρχεται από το δείγμα. Ο προβολικός φακός επεκτείνει τη δέσμη και την προβάλλει στη συσκευή απεικόνισης, όπως μια ηλεκτρονική οθόνη ή φύλλο φιλμ. Άλλοι εξειδικευμένοι φακοί χρησιμοποιούνται για τη διόρθωση των παραμορφώσεων της δέσμης. Το ενεργειακό φιλτράρισμα χρησιμοποιείται επίσης για τη διόρθωση της χρωματικής εκτροπής, μιας μορφής παραμόρφωσης που προκαλείται από την αδυναμία ενός φακού να εστιάσει όλα τα χρώματα του φάσματος στο ίδιο σημείο σύγκλισης.
Ενώ διάφορα συστήματα ηλεκτρονικής μικροσκοπίας μετάδοσης διαφέρουν ως προς το συγκεκριμένο σχεδιασμό τους, έχουν πολλά κοινά στοιχεία και στάδια. Το πρώτο από αυτά είναι ένα σύστημα κενού που δημιουργεί το ρεύμα ηλεκτρονίων και ενσωματώνει ηλεκτροστατικές πλάκες και φακούς με τους οποίους ο χειριστής μπορεί να κατευθύνει τη δέσμη. Το στάδιο του δείγματος περιλαμβάνει αεραγωγούς που επιτρέπουν την εισαγωγή του προς μελέτη αντικειμένου στο ρεύμα. Οι μηχανισμοί σε αυτό το στάδιο επιτρέπουν την τοποθέτηση του δείγματος για βέλτιστη προβολή. Ένα όπλο ηλεκτρονίων χρησιμοποιείται για να «αντλήσει» το ρεύμα ηλεκτρονίων μέσω του TEM. Τέλος, ένας ηλεκτρονικός φακός, που ενεργεί παρόμοια με έναν οπτικό φακό, αναπαράγει το επίπεδο του αντικειμένου.