Ett elektronmikroskop är en typ av mikroskop som använder elektroner snarare än fotoner – som ett konventionellt ljusmikroskop gör – för avbildning. Eftersom elektroner har en mycket mindre våglängd än fotoner, ger de mycket större förstoring. Elektroner är de små ”satelliterna” som kretsar kring atomkärnan och bär elektrisk laddning – dessa partiklar är så små att de i fysiken ofta modelleras som punkter. Ändå är ljusvågor mycket större, med en våglängd på cirka 500 nanometer för färgen grön, till exempel.
De bästa optiska mikroskopen erbjuder bara cirka 2000X förstoring av ett prov, medan vissa elektronmikroskop kan förstora ett prov med 50 miljoner gånger; däremot är 2 miljoner gånger mer typiskt. Detta fungerar till en upplösningsgräns på cirka 0.1 nanometer, vilket möjliggör observation av enskilda atomer på en yta. Detta mikroskop uppfanns 1931, när den första fungerande prototypen byggdes av Ernst Ruska och Max Knoll. Ruska tilldelades så småningom Nobelpriset i fysik (1986) för sin prestation.
Det finns fyra typer av dessa mikroskop, de två första är de vanligaste: transmissionselektronmikroskop (TEM), svepelektronmikroskop (SEM), reflektionselektronmikroskop (REM) och sveptransmissionselektronmikroskop (STEM).
TEM är elektronmikroskopet som det ursprungligen uppfanns. Med hjälp av ett prov som är halvtransparent för elektroner avfyras en elektronstråle direkt genom provet. En mottagare på andra sidan mäter tätheten av elektroner vid varje enskild punkt och sammanställer dem till en gråskalebild. Detta är bilden av provet.
En SEM har något mindre upplösning än en TEM, men är fortfarande den mest populära typen. Som namnet antyder skannar denna mikroskop en elektronstråle över provet. Istället för att analysera den ursprungliga strålen för information om provets sammansättning, plockar sensorer upp sekundära elektroner som frigörs från provets yta via excitation från den primära strålen. Detta offras en viss upplösning för en 3D-bild av provet. Detta är mer än värt att byta ut..
De flesta svepelektronmikroskop är mycket dyra att köpa och underhålla. De kräver en stabil högspänningskälla, en vakuumpump och kylslingor. Prover måste förberedas, vanligtvis genom att belägga dem med ett tunt lager av ledande material som guld.