Im TEM, das vom Prinzip her ähnlich aufgebaut ist wie ein inverses Lichtmikroskop, durchstrahlen anstelle von Photonen, Elektronen die Probe. Das TEM erlaubt die Abbildung von ultrafeinen Strukturen mit einer aktuellen Auflösungsgrenze von 0,045 nm (1). Die Energie der Primärelektronen bestimmt dabei das Auflösungsvermögen. Üblich sind Beschleunigungsspannungen von 120, 200 und 300kV. Der Elektronenstrahl entsteht im oberen Teil zwischen Kathode und Anode gefolgt von den Kondensorlinsen, die den Strahl auf das Objekt fokussieren. Der Strahl tritt dann ungehindert innerhalb der TEM-Säule durch die Probe auf die Objektivlinsen. Die Brennweite der elektromagnetischen Linsen lässt sich durch Veränderung des Stromflusses variieren. Elektronenmikroskopie geschieht grundsätzlich im Vakuum, u.a. damit die Elektronen weit genug „fliegen“, eine möglichst lange freie Weglänge durchlaufen und nicht durch Gasmoleküle abgelenkt werden. Für die Bilddarstellung werden Elektronen eingefangen, die durch die Wechselwirkung des Elektronenstrahls mit der Probe leicht abgelenkt werden. Eine hohe Bildqualität steht in engem Zusammenhang mit der richtigen Präparationsmethode und einer geringen Probendicke, sowie dem technischen Design und Zustand des TEMs.

(1) https://academic.oup.com/jmicro/article/64/3/213/1989533