Hovedkomponenterne i et elektronmikroskop er:
Elektronkilde: en katode, der frigiver frie elektroner og en ringformet anode, der accelererer elektronerne. Spændingsforskellen mellem katoden og anoden skal være meget høj, typisk mellem et par tusinde og 3 millioner volt.
Elektron: bruges til at fokusere elektronerne. Normalt bruges en magnetisk linse, nogle gange bruges en elektrostatisk linse. En elektronlinse virker på samme måde som en optisk linse i et optisk mikroskop. Fokus på den optiske linse er fast, mens fokus på elektronlinsen kan justeres, så elektronmikroskopet ikke har et bevægeligt linsesystem som det optiske mikroskop.
Vakuumenhed: Vakuumenheden bruges til at sikre et vakuum inde i mikroskopet, så elektroner ikke absorberes eller afbøjes i deres vej.
Prøveholder: Prøven kan stabiliseres i prøveholderen. Derudover er der ofte enheder, der kan bruges til at ændre prøven (f.eks. flytte, rotere, varme, afkøle, strække osv.).
Detektor: Bruges til at indsamle signaler eller sekundære signaler fra elektroner. Typer bruger transmissionselektronmikroskopi
Mikroskop (TransmissionElectronMicroscopyTEM) er det muligt at opnå en direkte projektion af en prøve. I denne type mikroskop passerer elektroner gennem prøven, så prøven skal være meget tynd. Atomvægten af de atomer, der udgør prøven, spændingen, hvormed elektronerne accelereres, og den ønskede opløsning bestemmer tykkelsen af prøven. Tykkelsen af prøven kan variere fra nogle få nanometer til nogle få mikron. Jo højere atomvægt og jo lavere spænding, jo tyndere skal prøven være.
Ved at ændre objektivets linsesystem kan man direkte forstørre billedet ved objektivets brændpunkt. Dette gør det muligt at opnå et elektrondiffraktionsbillede.
diffraktionsbillede. Ved hjælp af dette billede kan prøvens krystalstruktur analyseres.
I Energy Filtered Transmission Electron Microscopy (EFTEM) måler man ændringen i elektronernes hastighed, når de passerer gennem prøven. Ud fra dette er det muligt at udlede den kemiske sammensætning af prøven, såsom fordelingen af kemiske elementer i prøven.
