میکروسکوپ‌های الکترونی ابزاری مناسب و کارآمد برای کسب اطلاع از ساختار مواد در دنیای نانو هستند. آنها با توجه به ماهیت نور مرئی و اساس کار میکروسکوپ‌های نوری نسبت به این گونه میکروسکوپ‌ها ارجحیت دارند. همان طور که می‌دانید طول موج نور مرئی بین 400 تا 700 نانومتر است، در حالیکه دنیای نانو در محدوده اندازه 1 تا 100 نانومتر است. بنابر این با میکروسکوپ‌های نوری نمی‌توان مواد و ساختارهای با مقیاس نانو را با تفکیک‌پذیری یا رزولوشن بالا مشاهده کرد.
مقایسه میکروسکوپ الکترونی با میکروسکوپ نوری
امروزه میکروسکوپ‌های الکترونی به دلیل محدودیت میکروسکوپ‌های نوری که به فیزیک نور مربوط می‌شود، توسعه یافته‌اند. در این میکروسکوپ‌ها از پرتو‌های الکترونی پر انرژی برای بررسی مواد در مقیاس بسیار کوچک استفاده می‌شود. محدودیت میکروسکوپ‌های نوری در اوایل دهه 1930 میلادی شناخته شد و دانشمندان را به مشاهده جزییات بیشتر ساختارهای داخلی سلول‌های آلی علاقمند ساخت. اولین تفاوت اساسی میکروسکوپ الکترونی با میکروسکوپ نوری این است که در آنها به جای نور، الکترون‌ها تصویر را تشکیل می‌دهند. در این میکروسکوپ، الکترون‌ها پس از تولید در منبع تولید الکترون، در امتداد مسیر خود، از عدسی متمرکز‌کننده، عدسی شیئی، عدسی چشمی و دریچه‌های مختلف عبور می‌کند. تفاوت اصلی دیگر این است که به جای عدسی‌های شیشه‌ای که در میکروسکوپ نوری از آنها استفاده می‌شود، عدسی‌ها در این میکروسکوپ از جنس سیم‌پیچ‌های الکتریکی هستند و مبنای کار آنها اعمال نیروهای الکترومغناطیسی به الکترون‌ها است. به دلیل استفاده از الکترون‌ها برای تشکیل تصویر، میکروسکوپ‌های الکترونی ویژگی‌های بیشتری نسبت به میکروسکوپ‌های نوری دارند. برای مثال، میکروسکوپ‌های الکترونی به محیط خلاء نیاز دارند، زیرا برخورد بین الکترون‌های پرانرژی و مولکول‌های هوا به شدت انرژی الکترون را جذب می‌کند.
