Optické teleskopy sa používali už od začiatku 17. storočia na pozorovanie objektov neviditeľných voľným okom. Počas 400 rokov vývoja dospeli na hranicu svojich fyzikálnych možností. Potreba vniknúť hlbšie do mikroskopického sveta viedla k vývoju elektrónového mikroskopu, prístroja schopného odhaľovať detaily neviditeľné ani najmodernejšími optickými mikroskopmi.

Výkon štandardného mikroskopu neobmedzuje jednoducho jeho zväčšovacia schopnosť, ale stupeň zobrazenia detailu pri danom zväčšení – rozlišovacia schopnosť. Optické mikroskopy, ktoré zobrazujú objekty pomocou viditeľného svetla, majú rozlišovaciu schopnosť 2000-krát väčšiu ako ľudské oko. Elektrónové mikroskopy využívajú na zobrazenie objektov lúče urýchlených elektrónov. Tak ako svetlo aj lúč hmotných častíc môže byť považovaný za periodicky sa pohybujúci, má teda svoju vlnovú dĺžku. Elektrónový lúč má omnoho kratšiu vlnovú dĺžku ako viditeľné svetlo, čo vytvára predpoklad väčšej rozlišovacej schopnosti, a to asi dva miliónnásobne väčšej ako ľudské oko.
Elektrónové mikroskopy možno rozdeliť do troch skupín:

1.TRANSMISNÝ ELEKTRÓNOVÝ MIKROSKOP (TEM): vystreľuje lúč cez vzorku umiestnenú v strednej časti mikroskopu. Elektróny sú absorbované alebo rozptýlené hustejšími časťami, lebo menšina hustejších častí umožní prestup lúča cez vzorku. Takto vrhnuté tiene povrchových štruktúr materiálu vzorky sú zobrazené priamo pod zobrazovacou platňou.

2.SKENOVACÍ ELEKTRÓNOVÝ MIKROSKOP (SEM): v mikroskope typu SEM sa elektrónový lúč zaostrí na vzorku a skenuje po povrchu v riadkoch podobne ako lúč v televíznej obrazovke. Úderom lúča na povrch vzorky sa z nej uvoľnia sekundárne elektróny. Everhartov-Thorneleyho detektor zbiera elektróny konvertuje ich (premieňa) na elektrické pulzy, ktoré sa spracujú počítačom na trojrozmerné znázornenie povrchu vzorky.

3.SKENOVACÍ TUNELOVÝ MIKROSKOP (STM): Mikroskop STM je založený na princípe snímania ostrým, elektrickým nabitým hrotom tak blízko pri povrchu vzorky, že dochádza k preskoku elektrónov v medzere medzi nimi. Množstvo takto prejdeného prúdu závisí od veľkosti medzery. Počítač spracúva údaje o veľkosti pretekajúceho prúdu a udržuje konštantnú veľkosť medzery počas celého snímania hrotom nad povrchom vzorky. Vertikálny pohyb hrotu tvorí priestorovú mapu povrchu vzorky.