SEM, skrót od skaningowej mikroskopii elektronowej, wykorzystuje niezwykle skupioną wiązkę elektronów do skanowania powierzchni próbki, podczas gdy TEM, krótka do transmisyjnej mikroskopii elektronowej, przekazuje elektrony przez próbkę. Obraz utworzone w obu przypadkach zależy od interakcji między próbką a padającymi elektronami.
Elektrony generowane dla obu typów mikroskopu elektronowego są generowane przez działo elektronowe. Broń termojonowa ogrzewa drut metalowy do temperatury wystarczającej do jonizacji, a następnie przyciąga i przyspiesza elektrony, wykorzystując wysoki, dodatni potencjał elektryczny. Pistolety emitujące pola ekstrakcji elektronów z zimnego metalu lub próbki ceramicznej bezpośrednio, przy użyciu wysokiego pola elektrycznego w połączeniu z ultra-wysoką próżnią. Pistolety emisji polowej zapewniają wyższą jasność wiązki, co poprawia końcową jakość obrazu. Elektrony są następnie skupiane za pomocą soczewek skraplacza, które wykorzystują potężne elektromagnesy, aby skupić elektrony w małym punkcie. W skaningowej mikroskopii elektronowej soczewka obiektywu poprzedza próbkę na ścieżce wiązki, wykonując końcowe ogniskowanie wiązki na powierzchni próbki. W transmisyjnej mikroskopii elektronowej wiązka przechodzi przez próbkę i jest powiększana przez soczewkę obiektywną zastępującą próbkę w ścieżce wiązki. Skaningowe mikroskopy elektronowe mają również skanery składu, które umożliwiają odbijanie i skanowanie wiązki na powierzchni próbki.
