Великий крок уперед був зроблений в мікроскопії в 20-х роках нашого віку, коли було виявлено, що відповідним образом підібрані електромагнітні поля можна використати подібно лінзам для фокусування пучків електронів.

Довжина хвилі електрона значно менше, пар довжина хвилі видимого світла, і якщо замість світла використати електрони, то межа дозволу мікроскопа може бути помітно знижена.

На основі всього цього був створений мікроскоп, в якому замість світла використовується пучок електронів. Перший електронний мікроскоп сконструювали в 1931 р. Кнолл і Руська в Німеччині. Пройшло, однак, багато років, перш ніж з'явилася можливість вивчати за допомогою цього мікроскопа зрізи тканин. Лише в 50-е роки були розроблені методи виготовлення зрізів, що володіють необхідними якостями. З цього часу почалася нова ера мікроскопії, і в науку буквально ринув потік інформації про тонку будову кліток (ультраструктуре кліток).

Складності електронної мікроскопії складаються в тому, що для дослідження біологічних зразків необхідна спеціальна обробка препаратів.

Перша трудність полягає в тому, що електрони володіють дуже обмеженою проникаючою здатністю, тому потрібно виготовляти ультратонкие зрізи, завтовшки 50 - 100 нм. Для того, щоб отримати так тонкі зрізи, тканини спершу просочують смолою: смола полимеризуется і формує твердий пластмасовий блок. Потім за допомогою гострого скляного або алмазного ножа зрізи нарізують на спеціальному микротоме.

Є ще одна трудність: при проходженні через біологічну тканину електронів не виходить констрастного зображення. Для того, щоб отримати констраст, тонкі зрізи біологічних зразків просочують солями важких металів.

Існує два основних типи електронних мікроскопів. Втрансмиссионном (просвічуючий) мікроскопі пучок електронів, проходячи крізь спеціально підготовлений зразок, залишає його зображення на екрані. Дозволяюча здатність сучасного трансмісійного електронного мікроскопа майже в 400 раз більше світлового. Ці мікроскопи мають дозволяючу здатність біля 0,5 нм (для порівняння: діаметр атома водня біля 0,1 нм).

Незважаючи на так високий дозвіл, просвічуючий електронні мікроскопи мають великі недоліки: Перше: доводиться працювати з фіксованими матеріалами;

зображення на екрані виходить двумерним (плоским);

при обробці важкими металами руйнуються і видозмінюються деякі клітинні структури.

Трьохмірне (об'ємне) зображення отримують з помощьюсканирующегоелектронного мікроскопа (ЕМ). Тут промінь не проходить через зразок, а відбивається від його поверхні.

Досліджуваний зразок фіксують і висушують, після чого покривають тонким шаром металу? операція називаетсяоттенением (зразок відтіняють).

У скануючому ЕМ сфокусированний електронний пучок прямує на зразок (зразок сканують). У результаті металева поверхня зразка випускає повторні електрони слабої енергії. Вони реєструються і перетворюються в зображення на телевізійному екрані. Максимальний дозвіл скануючого мікроскопа невелико, біля 10 нм, але зате зображення виходить об'ємним.