Įprastas mikroskopo tipas, kurį galite rasti klasėje ar mokslo laboratorijoje, yra optinis mikroskopas. Optinis mikroskopas naudoja šviesą, kad vaizdas būtų padidintas iki 2000x (paprastai daug mažiau), o jo skiriamoji geba yra apie 200 nanometrų. Kita vertus, elektroninis mikroskopas atvaizdui sudaryti naudoja elektronų, o ne šviesos pluoštą. Elektroninio mikroskopo padidinimas gali būti net 10 000 000x, skiriamoji geba 50 pikometrų (0,05 nanometrų).
Elektroninio mikroskopo pranašumai, palyginti su optiniu mikroskopu, yra daug didesnis padidinimas ir skiriamoji geba. Trūkumai yra įrangos kaina ir dydis, reikalavimas specialaus mokymo ruošti mėginius mikroskopijai ir naudoti mikroskopą, taip pat poreikis peržiūrėti pavyzdžius vakuume (nors gali būti naudojami kai kurie hidratuoti mėginiai).
Lengviausias būdas suprasti, kaip veikia elektroninis mikroskopas, palyginti jį su įprastu šviesos mikroskopu. Optiniu mikroskopu žiūrite pro okuliarą ir objektyvą, kad pamatytumėte padidintą bandinio vaizdą. Optinio mikroskopo sąranką sudaro pavyzdys, lęšiai, šviesos šaltinis ir vaizdas, kurį galite pamatyti.
Elektronų mikroskopu, šviesos spindulio vietą užima elektronų pluoštas. Mėginį reikia specialiai paruošti, kad elektronai galėtų su juo sąveikauti. Oras mėginio kameroje išpumpuojamas, kad susidarytų vakuumas, nes elektronai nejuda toli dujomis. Vietoj lęšių elektromagnetinės ritės sufokusuoja elektronų pluoštą. Elektromagnetai lenkia elektronų pluoštą panašiai, kaip ir lęšiai. Atvaizdą gamina elektronai, todėl į jį žiūrima darant nuotrauką (elektroninį mikrografą) arba žiūrint į pavyzdį per monitorių.
Yra trys pagrindiniai elektronų mikroskopijos tipai, kurie skiriasi priklausomai nuo to, kaip atvaizdas formuojamas, kaip paruošiamas pavyzdys ir kaip atvaizdo skiriamoji geba. Tai yra perdavimo elektronų mikroskopija (TEM), skenavimo elektronų mikroskopija (SEM) ir skenavimo tunelinė mikroskopija (STM).
Pirmieji išrasti elektroniniai mikroskopai buvo perdavimo elektronų mikroskopai. TEM sistemoje aukštos įtampos elektronų pluoštas iš dalies perduodamas per labai ploną bandinį, kad būtų atvaizdas ant fotografinės plokštės, jutiklio ar fluorescencinio ekrano. Susidaręs vaizdas yra dvimatis ir nespalvotas, tarsi rentgeno. Metodo pranašumas yra tas, kad jis gali labai padidinti ir padidinti skiriamąją gebą (maždaug taškų, geresnių nei SEM). Pagrindinis trūkumas yra tai, kad jis geriausiai veikia su labai plonais mėginiais.
Atliekant skenavimo elektronų mikroskopiją, elektronų pluoštas nuskaitytas per mėginio paviršių rastriniu piešiniu. Vaizdą formuoja antriniai elektronai, skleidžiami iš paviršiaus, kai juos sužadina elektronų pluoštas. Detektorius nusako elektronų signalus, sudarydamas vaizdą, kuriame be paviršiaus struktūros rodomas lauko gylis. Nors skiriamoji geba yra mažesnė nei TEM, SEM teikia du didelius pranašumus. Pirma, tai sudaro trimatį pavyzdžio vaizdą. Antra, jis gali būti naudojamas storesniems bandiniams, nes nuskaitomas tik paviršius.
Tiek TEM, tiek SEM svarbu suvokti, kad vaizdas nebūtinai turi būti tikslus imties vaizdas. Bandinys gali patirti pokyčių dėl jo paruošimo mikroskopu, veikiant vakuumui arba elektronų pluoštui.
Nuskaitymo tuneliniu mikroskopu (STM) vaizduojami paviršiai atominiame lygmenyje. Tai vienintelis elektronų mikroskopijos tipas, galintis atvaizduoti asmenį atomai. Jo skiriamoji geba yra apie 0,1 nanometro, o gylis - apie 0,01 nanometro. STM gali būti naudojamas ne tik vakuume, bet ir ore, vandenyje bei kitose dujose ir skysčiuose. Jis gali būti naudojamas plačiame temperatūrų diapazone, nuo beveik absoliutaus nulio iki daugiau kaip 1000 laipsnių C.
STM yra pagrįstas kvantiniu tuneliu. Elektros laidus antgalis padėtas šalia mėginio paviršiaus. Kai taikomas įtampos skirtumas, elektronai gali tuneliuoti tarp galiuko ir bandinio. Matuojamas galiuko srovės pokytis, kai jis nuskaitomas visame pavyzdyje, kad būtų sukurtas vaizdas. Skirtingai nuo kitų rūšių elektroninės mikroskopijos, priemonė yra prieinama ir lengvai pagaminta. Tačiau STM reikia ypač švarių pavyzdžių ir jį naudoti gali būti sudėtinga.