حلیل نتایج هریک از این سازوکارها اطلاعاتی را در مورد شکل و اندازه، ساختار و ترکیب شیمیایی ماده به دست می‌دهد.
روشهای مختلفی برای تولید پرتوی الکترونی وجود دارد. در یکی از این روشها پرتوی الکترونی از یک گسیل ترمویونیک به طور معمول از یک المان داغ که تا دمای حدود 2800 درجهی کلوین گرم شده و اغلب از جنس تنگستن یا LaB6 است، تولید میشود. این المان را نسبت به شبکه‌های شتاب‌دهنده در پتانسیل منفی نگه می‌دارند و الکترون‌های تولیدشده در اثر پدیده ترمویونیک در پتانسیل بالا شتاب گرفته و انرژی بالایی کسب می‌کنند. در این حالت با اعمال میدانی با قدرت بالا در سطح فلز و کاهش سد پتانسیل، الکترون می‌تواند تونل زده و از سطح فلز خارج شده و شار بزرگی از الکترون ایجاد کند. برای بدست‌ آوردن بهرهی بالا برای تولید جریان، باید از فلزی با نوک بسیار تیز استفاده کرد و برای جلوگیری از اکسید شدن، خلاء خیلی بالا نیز مورد نیاز است. الکترون‌های ایجاد شده را می‌توان به کمک میدان مغناطیسی (که مجموعهی مورد استفاده عدسی مغناطیسی نامیده می‌شود) کانونی کرده و باریکهی الکترونی مناسبی تولید کرد. در اثر برخورد باریکهی الکترونی با ماده پدیده‌های متنوعی روی می‌دهد (شکل 2-1)، که مهمترین آنها عبارتند از جذب که الکترون در برخوردهای پیدرپی تمام انرژی خود را به ماده منتقل می‌کند. اصولاً در برخورد الکترون با اتمها دو نوع پراکندگی بوجود میآید، پراکندگی الاستیک که الکترون انرژی خود را از دست نمیدهد و فقط تغییر مسیر میدهد و پراکندگی غیرالاستیک که الکترون بخشی از انرژی خود را از دست می‌دهد، شامل پراکندگی ناشی از تولید فوتون، پراکندگی در اثر برخورد با بار آزاد سطحی در فلزات که پراکندگی پلاسمونی نامیده می‌شود، همچنین برانگیختگی الکترون والانس و برانگیختگی الکترون‌های مدار داخلی ماده که در تولید اشعه X (که مشخصهی ماده است) نقش دارد، میباشد.
در اثر برخورد باریکهی الکترونی با ماده، الکترونهای ثانویه تولید میشوند. هر چند تفکیک الکترونهای اولیهی کمانرژی و الکترونهای ثانویه دشوار است. الکترونها در برخورد اولیه با ماده موجب برانگیختگی الکترونهای ترازهای داخلی ماده میشوند.
الکترون‌های برانگیخته ‌شده به دو صورت به حالت پایه برمی‌گردند که عبارتند از:
تولید الکترون اوژه و تولید اشعهی X که با اندازه‌گیری هرکدام از آنها می‌توان برخی از ویژگی‌های ماده را بدست آورد. در صورتی که تراز برانگیخته ‌شده ‌تراز خارجی اتم باشد، الکترون با گسیل فوتون می‌تواند به حالت پایه برگردد. درابتدا باریکه الکترونی با انرژی بالا در یک تفنگ الکترونی تولید می‌شود. باریکه تولید شده را می‌توان به راحتی و به وسیله عدسی‌های مغناطیسی به مقدار مناسب کانونی کرد. باریکه الکترونی به نمونهی مورد آزمایش که دارای ضخامت بسیار کمی است، تابانیده میشود و سازوکارهایی که پیشتر در مورد آنها صحبت شد و بسته به نوع ماده در ناحیهی برخورد وجود خواهد داشت، آشکارسازهایی برای آشکارسازی و جمعآوری دادههای مربوط به هریک از فرآیندهای موجود درنظر گرفته شده است، که از تمام پرتوهای عبوری برای ایجاد تصویر استفاده میشود.

شکل (2-1) اساس کار میکروسکوپ الکترونی عبوری

2-3-2- میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM)
در میکروسکوپ الکترونی روبشی که اجزای اصلی آن را در شکل (2-2) میبینید نیز مانند TEM یک پرتوی الکترونی به نمونه میتابد. منبع الکترونی یک کاتد فیلامان یا تفنگ الکترونی (معمولاً از نوع انتشار ترمویونیکی فیلامان یا رشته تنگستنی) است. معمولاً الکترونها بین Kev30-1 شتاب داده می شوند، سپس دو یا سه عدسی متمرکز کننده پرتو الکترونی را کوچک میکنند، بطوریکه در موقع برخورد با نمونه قطر آن حدوداً 2 تا 10 نانومتر است.
وقتی پرتوی الکترونی اولیه با نمونه برهمکنش میکند، الکترونها با پراکندگی پیدرپی انرژی از دست داده و جذب حجم کوچکی از سطح، که به حجم برهمکنش معروف بوده و کمتر از nm100 تا µm5 از سطح را شامل است، میشوند. اندازهی حجم برهمکنش به انرژی فرودی الکترونها، عدد اتمی نمونه و چگالی آن بستگی دارد.
پرتو پس از برخورد با جسم از بین جفت سیمپیچها یا جفت صفحههای منحرف کنندهی ستون الکترون عبور میکند، که در لنزهای آخر پرتو در جهات x و y منحرف میشود. پس یک سطح مستطیلی از سطح نمونهی اسکن شده نمایش داده میشود. تقویتکنندههای الکترونی برای تقویت سیگنالهایی که بعنوان تغییرات در درخشنگی لامپ پرتوی کاتدی نمایش داده میشود، استفاده میشوند. تصویر نهایی، طرح توزیع شدت سیگنال گسیل شده از سطح اسکن شدهی نمونه است که توسط کامپیوتر نمایش داده میشود.

2-3-2-1- بزرگنمایی
بزرگنمایی در یک SEM میتواند از 10 تا 500000 مرتبه کنترل شود و میتواند وابسته به جریان بکار رفته در سیمپیچهای x و y یا ولتاژ بکار رفتهی صفحات منحرف کنندهی x و y باشد.

2-3-2-2- آمادهسازی نمونه
نمونهها باید اندازهی مناسب با محفظهی نمونه داشته و خیلی محکم روی یک نگهدارنده سوار شده باشند. چندین مدل از SEMها میتوانند قرصهای 6 اینچی (cm5) از نیمههادیها را بررسی کنند و بعضی میتوانند یک نمونه را تا 450 خم کنند. برای تصویرگری مرسوم در SEM نمونهها باید از لحاظ الکتریکی رسانا باشند (حداقل سطحشان). مواد نارسانا وقتی با پرتوی الکترونی پویش میشوند، متمایل به باردار شدن بوده و این سبب خطا در کاوش و ایجاد تصاویر مصنوعی میشود. پس با یک لایهنشانی نازک از مواد رسانا (عموماً طلا) با روشهایی مانند انباشت14 یا کند و پاش15 خلا روی مواد میتوان نمونه را آمادهی تصویرگری نمود. این کار مانع از انباشت بار الکتریکی ساکن روی نمونه در طول تابش الکترون میشود. یکی از دلایل لایهنشانی حتی وقتی که رسانایی نمونه برای ممانعت از انباشت بار کافیست، افزایش قدرت تفکیک تصویر سیگنالها، بخصوص برای نمونههایی که دارای عدداتمی (Z) کوچکی هستند، میباشد.
شکل (2-2) نمایی کلی از اجزای اصلی میکروسکوپ الکترونی روبشی

2-3-3- میکروسکوپ روبشی تونل زنی(STM)
میکروسکوپ روبشی تونلزنی دستگاهی است که برای بررسی ساختار و برخی از خواص سطوح مواد رسانا و مواد بیولوژیکی که تا حدی رسانا هستند و همچنین لایه های نازک نارسانا که روی زیر لایهی رسانا در حد ابعاد نانومتری لایهنشانی شدهاند، بکار میرود. مبنای اندازهگیری هندسه و خواص سطحی در این دستگاه بر این واقعیت استوار است که هرگاه فاصلهی یک سوزن تیز رسانا از یک سطح رسانا حدود چند آنگستروم باشد (متصل نشود) و اختلاف ولتاژی به بزرگی حدود چند ده میلی ولت به آن اعمال شود، جریان الکتریکی حدود چند نانوآمپر بین سوزن و سطح برقرار می شود. به این پدیده در اصطلاح جریان تونلزنی گفته میشود، که پدیدهای مکانیک کوانتمی میباشد. مقدار جریان الکتریکی تابعی از فاصله سوزن از سطح، شکل و جنس سوزن، هندسه و جنس سطح و اختلاف ولتاژ سوزن و سطح میباشد. در دستگاه STM این سوزن تیز رسانا به بازوهای پیزوالکتریکی متصل است، که به وسیلهی آنها سوزن به هر نقطه دلخواه از سطح با فاصلهی دلخواه از آن نقطه منتقل شده و امکان بررسی خواص آن نقطه از سطح فراهم میشود. برای تعیین خواص نقاط مختلف سطح از STM به دو صورت مستقیم و غیرمستقیم استفاده میشود. در واقع در تعیین خواصی که مستقیماً از روی تغییرات جریان تونلی بر حسب فاصله سوزن از سطح و اختلاف ولتاژ اعمال شده استنتاج میشوند، از STM به صورت مستقیم استفاده شده است. خواصی از سطح که به طور مستقیم توسط STM تعیین میشوند عبارتند از توپوگرافی هندسی سطح، تابع کار نقاط مختلف سطح، چگالی حالات انرژی نقاط مختلف سطح، ترازهای ارتعاشی نقاط مختلف سطح، حوزه های مغناطیسی سطوح و مغناطش آنها.
در دستهی دیگر روشهای تعیین خواص سطحی، از جریان تونلی برای تحریک الکترونهای یک نقطه از سطح استفاده میشود. در این حالت به طور موقت برخی از خصوصیات آن نقطه از سطح تغییر میکند که باعث میشود این نقاط توسط روشهای دیگر اسپکتروسکوپی (مانند اسپکتروسکوپی رامان و لومینسانس) قابل شناسایی شوند.
اصول کلی کار STM به این صورت است که یک سوزن بسیار ظریف و نوک تیز رسانا به یک بازوی پیزوالکتریک متصل است. به منظور تنظیم مکان سوزن نسبت به سطح نمونهی مورد بررسی، با اعمال اختلاف ولتاژهای مناسب به پیزوالکتریکها در سه راستای x، yوz، سوزن را به هر نقطه دلخواه از فضای سه بعدی، با دقت آنگستروم، میتوان منتقل کرد. برای تهیه نقشهی خصوصیات یک ناحیه ا