Klassificering og vedligeholdelse af elektronmikroskoper
High-Voltage Electron Microscope (HVEM) er en type transmissionselektronmikroskop (TEM). Konventionel TEM fungerer normalt ved en accelerationsspænding på 100 kV og kan kun trænge igennem prøver med en tykkelse på flere tusinde ångstrøm. Elektrongennemtrængning stiger med ²=v²/c² (kvadratet af forholdet mellem elektronhastighed og lysets hastighed). På grund af relativistiske effekter bremses væksten af ² betydeligt over 500 kV. Kommercielt tilgængelige modeller inkluderer 200 kV, 300 kV og 1000 kV versioner. Der findes specialbyggede 3000 kV enheder i Frankrig og Japan. Bortset fra accelerationssøjlen ligner en HVEM en standard TEM, men bygget i en større skala. En 1000 kV HVEM kan være lige så høj som en to-etagers bygning. De forstørrede dimensioner skaber ekstra plads omkring prøveholderen til montering af forskellige prøvemanipulationstilbehør, såsom strækning, opvarmning, afkøling og reaktionsceller, som kan kombineres med et vipbart prøvetrin. Dynamiske in-situ observationer kan udføres, og ændringer under prøvebehandling kan optages med video. Højenergielektroner inducerer strålingsskader inde i prøver, hvilket giver stor bekvemmelighed til at undersøge de mikroskopiske mekanismer for strålingsskader i materialer.
Højopløsningselektronmikroskop (HREM) Forøgelse af accelerationsspændingen forkorter elektronbølgelængden og forbedrer opløsningsevnen. Begrænset af tekniske vanskeligheder havde ultrahøjspændingselektronmikroskoper før 1970'erne hovedsageligt til formål at øge penetrationen. Tekniske gennembrud fra slutningen af 1970'erne til begyndelsen af 1980'erne bragte kommercielle 200 kV og 300 kV højopløsningsmikroskoper plus et lille antal 500 kV, 600 kV og 1000 kV HREM instrumenter. Deres opløsning når cirka 2 Å, og 1,5 Å forventes at blive opnået snart. Biologiske molekyler er ekstremt modtagelige for strålingsskader, så HREM bruges i øjeblikket hovedsageligt til at observere atomarrangementer i uorganiske materialer.
Scanningselektronmikroskop (SEM) Det bruges primært til direkte observation af overflademorfologi af faste prøver efter princippet illustreret i det skematiske diagram af scanningselektronmikroskopet (figur 2). En elektronlinse fokuserer først elektronstrålen til en plet på titusinder af ångstrøm. Et afbøjningssystem scanner elektronstrålen hen over prøvens overflade i et rastermønster. Hvor elektronstrålen rammer prøven, udsendes sekundære elektroner. En detektor opsamler disse sekundære elektroner for at danne et signal, der modulerer lysstyrken af et synkront scannet displayrør til billeddannelse. Uregelmæssigheder i overfladen får nogle lokale områder til at vende mod den sekundære elektrondetektor, mens andre vender væk. Regioner orienteret mod detektoren opsamler flere sekundære elektroner og virker lysere, mens de andre virker mørkere og danner billeder med kontrast og stærk stereoskopisk opfattelse. Forstørrelsen er lig med forholdet mellem scanningsområdet på displayrøret og scanningsområdet for elektronstrålen på prøvens overflade. Opløsningen af en SEM er lidt større end diameteren af elektronsondepletten. Moderne SEM'er kan opnå en opløsning på op til 60 Å.
Scanning Transmission Electron Microscope (STEM) Dets billeddannelsestilstand ligner en SEM, men det detekterer transmitterede elektroner (inklusive nogle spredte elektroner med lav vinkel) i stedet for sekundære elektroner. Prøven skal også være en ultratynd film. Opløsningen af en STEM er sammenlignelig med diameteren af dens elektronsonde. Dedikerede STEM-instrumenter anvender feltemissionselektronkanoner med høj lysstyrke, som kræver et ultrahøjt vakuum på 10⁻¹⁰ torr og kan nå en opløsning på 3 Å. Sådanne STEM'er er blevet brugt til at afbilde enkelte tunge atomer på støttefilm med lette elementer. Særligt værdifuld til praktisk arbejde, dens fine elektronprobe muliggør krystallografisk analyse (via elektrondiffraktion) og kompositionsanalyse (via karakteristiske røntgenstråler exciteret af elektronstrålen eller elektronenergitabsspektroskopi) inden for bittesmå mikroregioner på adskillige snese af ångstrøm. Kommercielle TEM-systemer kan udstyres med STEM-tilbehør. Uden en feltemissionspistol med høj lysstyrke kan sonden dog kun fokuseres ned til snesevis af ångstrøm, hvilket understøtter strukturel og kompositionel analyse over et område på omkring 100 Å. Et elektronmikroskop, der er i stand til at udføre sådanne lokaliserede analytiske målinger, mens det tager mikroskopiske billeder, er kendt som et analytisk elektronmikroskop.
