La microscopia elettronica (EM) è una tecnica per ottenere immagini ad alta risoluzione di campioni biologici e non biologici. Viene utilizzato nella ricerca biomedica per studiare la struttura dettagliata di tessuti, cellule, organelli e complessi macromolecolari. L’alta risoluzione delle immagini EM deriva dall’uso di elettroni (che hanno lunghezze d’onda molto corte) come fonte di radiazione illuminante. La microscopia elettronica viene utilizzata in combinazione con una varietà di tecniche ausiliarie (ad es., sezionamento sottile, immuno-etichettatura, colorazione negativa) per rispondere a domande specifiche. Le immagini EM forniscono informazioni chiave sulla base strutturale della funzione cellulare e della malattia cellulare.

Esistono due tipi principali di microscopio elettronico: l’EM a trasmissione (TEM) e l’EM a scansione (SEM). Il microscopio elettronico a trasmissione viene utilizzato per visualizzare campioni sottili (sezioni di tessuto, molecole, ecc.) attraverso i quali gli elettroni possono passare generando un’immagine di proiezione. Il TEM è analogo in molti modi al microscopio ottico convenzionale (composto)., TEM viene utilizzato, tra le altre cose, per l’immagine dell’interno delle cellule (in sezioni sottili), la struttura delle molecole proteiche (contrastata dall’ombreggiatura del metallo), l’organizzazione delle molecole nei virus e nei filamenti citoscheletrici (preparati con la tecnica di colorazione negativa) e la disposizione delle molecole proteiche nelle membrane cellulari (mediante congelamento-frattura).

La microscopia elettronica a scansione convenzionale dipende dall’emissione di elettroni secondari dalla superficie di un campione., A causa della sua grande profondità di messa a fuoco, un microscopio elettronico a scansione è l’analogo EM di un microscopio ottico stereo. Fornisce immagini dettagliate delle superfici di cellule e interi organismi che non sono possibili da TEM. Può anche essere utilizzato per il conteggio delle particelle e la determinazione delle dimensioni e per il controllo del processo. Viene definito un microscopio elettronico a scansione perché l’immagine è formata dalla scansione di un fascio di elettroni focalizzato sulla superficie del campione in un modello raster., L’interazione del fascio di elettroni primario con gli atomi vicino alla superficie provoca l’emissione di particelle in ogni punto del raster (ad esempio, elettroni secondari a bassa energia, elettroni di dispersione ad alta energia, raggi X e persino fotoni). Questi possono essere raccolti con una varietà di rivelatori e il loro numero relativo tradotto in luminosità in ogni punto equivalente su un tubo a raggi catodici. Poiché la dimensione del raster all’esemplare è molto più piccola dello schermo di osservazione del CRT, l’immagine finale è un’immagine ingrandita dell’esemplare., SEMS opportunamente attrezzati (con rivelatori secondari, backscatter e raggi X) possono essere utilizzati per studiare la topografia e la composizione atomica dei campioni e anche, ad esempio, la distribuzione superficiale delle immuno-etichette.