SEM, abreviação de microscopia eletrônica de varredura, usa um feixe de elétrons extremamente focado para escanear a superfície de uma amostra, enquanto TEM, abreviação de microscopia eletrônica de transmissão, passa elétrons por uma amostra. A imagem formada em ambos os casos depende das interações entre a amostra e os elétrons incidentes.
Os elétrons gerados para ambos os tipos de microscópio eletrônico são gerados por um canhão de elétrons. Pistolas termoiônicas aquecem um fio de metal a temperaturas suficientes para ionização e, em seguida, atraem e aceleram elétrons usando um potencial elétrico alto e positivo. Canhões de emissão de campo extraem elétrons de uma amostra de metal frio ou cerâmica diretamente, usando um alto campo elétrico em conjunto com um ultra-alto vácuo. Pistolas de emissão de campo fornecem maior brilho do feixe, melhorando a qualidade da imagem final. Os elétrons são então focalizados usando lentes condensadoras, que usam eletroímãs poderosos para focalizar os elétrons em um pequeno ponto. Na microscopia eletrônica de varredura, a lente objetiva precede a amostra no caminho do feixe, fazendo a focalização final do feixe na superfície da amostra. Na microscopia eletrônica de transmissão, o feixe passa pela amostra e é ampliado por uma lente objetiva que sucede a amostra no caminho do feixe. Os microscópios eletrônicos de varredura também têm escâneres de escala para desviar e escanear o feixe sobre a superfície da amostra.
