SEM, abréviation de microscopie électronique à balayage, utilise un faisceau d'électrons extrêmement focalisé pour balayer la surface d'un échantillon, tandis que TEM, abréviation de microscopie électronique à transmission, fait passer des électrons à travers un échantillon. L'image formé dans les deux cas dépend des interactions entre l'échantillon et les électrons incidents.
Les électrons générés pour les deux types de microscope électronique sont générés par un canon à électrons. Les canons thermoioniques chauffent un fil métallique à des températures suffisantes pour l'ionisation, puis attirent et accélèrent les électrons en utilisant un potentiel électrique positif élevé. Les canons à émission de champ extraient directement les électrons d'un échantillon de métal ou de céramique froid, en utilisant un champ électrique élevé en conjonction avec un ultra-vide. Les canons à émission de champ donnent une luminosité de faisceau plus élevée, améliorant la qualité de l'image finale. Les électrons sont ensuite focalisés à l'aide de lentilles de condenseur, qui utilisent de puissants électro-aimants pour focaliser les électrons en un petit point. En microscopie électronique à balayage, la lentille de l'objectif précède l'échantillon dans le trajet du faisceau, effectuant la focalisation finale du faisceau à la surface de l'échantillon. En microscopie électronique à transmission, le faisceau traverse l'échantillon et est agrandi par une lentille d'objectif succédant à l'échantillon dans le trajet du faisceau. Les microscopes électroniques à balayage ont également des scanners de liste pour dévier et balayer le faisceau sur la surface de l'échantillon.
