SEM, viết tắt của kính hiển vi điện tử quét, sử dụng chùm điện tử cực kỳ hội tụ để quét bề mặt của mẫu, trong khi TEM, viết tắt của kính hiển vi điện tử truyền qua, truyền các điện tử qua mẫu. Hình ảnh được hình thành trong cả hai trường hợp phụ thuộc vào tương tác giữa mẫu và các điện tử tới.
Các electron được tạo ra cho cả hai loại kính hiển vi điện tử đều được tạo ra bởi súng bắn điện tử. Súng nhiệt điện đốt nóng một dây kim loại đến nhiệt độ đủ để ion hóa, sau đó thu hút và tăng tốc các electron bằng cách sử dụng một thế điện dương cao. Súng phát xạ trường trích xuất trực tiếp các điện tử từ mẫu kim loại hoặc gốm lạnh, sử dụng điện trường cao kết hợp với chân không siêu cao. Súng phát xạ trường cho độ sáng chùm cao hơn, cải thiện chất lượng hình ảnh cuối cùng. Sau đó, các điện tử được hội tụ bằng cách sử dụng thấu kính ngưng tụ, sử dụng các nam châm điện mạnh để tập trung các điện tử vào một điểm nhỏ. Trong kính hiển vi điện tử quét, vật kính đứng trước mẫu trong đường truyền của chùm tia, thực hiện tiêu điểm cuối cùng của chùm tia tại bề mặt mẫu. Trong kính hiển vi điện tử truyền qua, chùm tia đi qua mẫu và được phóng đại bởi một vật kính kế tiếp mẫu trong đường đi của chùm tia. Kính hiển vi điện tử quét cũng có máy quét phân tuyến để làm chệch hướng và quét chùm tia trên bề mặt mẫu.
