Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο είναι ένας τύπος μικροσκοπίου που χρησιμοποιεί ηλεκτρόνια αντί φωτόνια – όπως κάνει ένα συμβατικό μικροσκόπιο φωτός – για απεικόνιση. Επειδή τα ηλεκτρόνια έχουν πολύ μικρότερο μήκος κύματος από τα φωτόνια, παρέχουν πολύ μεγαλύτερη μεγέθυνση. Τα ηλεκτρόνια είναι οι μικροσκοπικοί «δορυφόροι» που περιφέρονται γύρω από τον ατομικό πυρήνα και μεταφέρουν ηλεκτρικό φορτίο – αυτά τα σωματίδια είναι τόσο μικρά που στη φυσική μοντελοποιούνται συχνά ως σημεία. Ωστόσο, τα κύματα φωτός είναι πολύ μεγαλύτερα, με μήκος κύματος περίπου 500 νανόμετρα για το πράσινο χρώμα, για παράδειγμα.
Τα καλύτερα οπτικά μικροσκόπια προσφέρουν μόνο περίπου 2000Χ μεγέθυνση ενός δείγματος, ενώ ορισμένα ηλεκτρονικά μικροσκόπια μπορούν να μεγεθύνουν ένα δείγμα κατά 50 εκατομμύρια φορές. Αντίθετα, 2 εκατομμύρια φορές είναι πιο τυπικό. Αυτό επιτυγχάνεται σε ένα όριο ανάλυσης περίπου 0.1 νανόμετρων, επιτρέποντας την παρατήρηση μεμονωμένων ατόμων σε μια επιφάνεια. Αυτό το μικροσκόπιο εφευρέθηκε το 1931, όταν κατασκευάστηκε το πρώτο λειτουργικό πρωτότυπο από τους Ernst Ruska και Max Knoll. Ο Ρούσκα τιμήθηκε τελικά με το Νόμπελ Φυσικής (1986) για το επίτευγμά του.
Υπάρχουν τέσσερις τύποι αυτών των μικροσκοπίων, τα δύο πρώτα είναι τα πιο κοινά: το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης (TEM), το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM), το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο ανάκλασης (REM) και το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης σάρωσης (STEM).
Το TEM είναι το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο όπως ανακαλύφθηκε αρχικά. Χρησιμοποιώντας ένα δείγμα που είναι ημιδιαφανές στα ηλεκτρόνια, μια δέσμη ηλεκτρονίων εκτοξεύεται απευθείας μέσω του δείγματος. Ένας δέκτης στην άλλη πλευρά μετρά την πυκνότητα των ηλεκτρονίων σε κάθε μεμονωμένο σημείο και τα συγκεντρώνει σε μια εικόνα σε κλίμακα του γκρι. Αυτή είναι η εικόνα του δείγματος.
Ένα SEM έχει κάπως μικρότερη ανάλυση από ένα TEM, αλλά εξακολουθεί να είναι ο πιο δημοφιλής τύπος. Όπως υποδηλώνει το όνομά του, αυτό το μικροσκόπιο σαρώνει μια δέσμη ηλεκτρονίων κατά μήκος του δείγματος. Αντί να αναλύουν την αρχική δέσμη για πληροφορίες σχετικά με τη σύνθεση του δείγματος, οι αισθητήρες συλλέγουν δευτερεύοντα ηλεκτρόνια που απελευθερώνονται από την επιφάνεια του δείγματος μέσω διέγερσης από την κύρια δέσμη. Αυτό θυσιάζει κάποια ανάλυση για μια τρισδιάστατη εικόνα του δείγματος. Αυτό αξίζει περισσότερο από το αντάλλαγμα..
Τα περισσότερα ηλεκτρονικά μικροσκόπια σάρωσης είναι πολύ δαπανηρά η αγορά και η συντήρηση. Απαιτούν σταθερή πηγή ηλεκτρικής ενέργειας υψηλής τάσης, αντλία κενού και πηνία ψύξης. Τα δείγματα πρέπει να προετοιμάζονται, συνήθως επικαλύπτοντάς τα με ένα λεπτό στρώμα αγώγιμου υλικού όπως ο χρυσός.