Esistono due grandi famiglie di microscopi elettronici. La prima, in ordine cronologico, è quella del microscopio elettronico a trasmissione (Tem), che nella sua versione più semplice è sostanzialmente quello che abbiamo descritto nella presente ricerca; esso consente di osservare e analizzare sezioni sottili di minerali, materiali metallici, tessuti animali e vegetali opportunamente preparati, oltre a batteri e virus. Con questo microscopio, tranne nel caso dei virus, si osserva la struttura interna del preparato.
Sempre a questa famiglia appartengono anche i microscopi elettronici ad alta tensione (Hvem), nei quali si fornisce agli elettroni una maggiore energia in modo da renderli più potenti e penetranti. Con questi microscopi si possono osservare campioni più spessi, con grandi vantaggi soprattutto nel settore della metallurgia.
La seconda famiglia è quella dei microscopi elettronici a scansione (Sem), che sono gli equivalenti dei microscopi ottici a riflessione usati in metallurgia. In questo microscopio c’è un sottile fascio di elettroni (detti primari) con il quale viene esplorata la superficie del campione da osservare. Colpito da questi elettroni, il campione ne emette a sua volta altri a bassa energia (secondari); sia gli elettroni primari deviati dal preparato che quelli secondari vengono raccolti da un collettore che ne amplifica e analizza i diversi segnali. Il risultato è un’immagine tridimensionale della superficie del preparato, che si osserva attraverso un monitor. Come quelle fornite dal Tem, anche queste immagini non sono colorate (ricordiamo che i colori sono componenti della luce bianca visibile), ma possono venire colorate artificialmente per renderle più affascinanti e realistici.
Oggi esistono anche microscopi che uniscono le caratteristiche di un Tem con quelle di un Sem; in sigla sono indicati come Stem e hanno potere risolutivo estremamente elevato, tale da arrivare a distinguere perfino gli atomi del campione. Si capisce come le loro prestazioni siano notevolissime in ogni campo della ricerca: essi permettono tra l’altro la microanalisi (analisi chimica dei costituenti elementari) del campione osservato.
Ultimo arrivato nel campo della microscopia è il microscopio digitale. Nella forma somiglia molto al classico microscopio, ma può essere collegato al computer tramite una porta usb o addirittura attraverso la tecnologia wireless (senza fili).
Questo microscopio effettua migliaia di fotografie di piccoli settori del vetrino, che vengono affiancate per costruire enormi immagini digitali da osservarle su computer. L’apposito programma istallato nel computer provvede infatti a restituire l’immagine ed eventualmente a elaborarla (si possono addirittura ottenere restituzioni a tre dimensioni). Il microscopio digitale viene già usato per consulenze e ricerche da molti studiosi che lavorano sullo stesso progetto in paesi distanti, inoltre i docenti universitari possono mettere a disposizione degli studenti vetrini digitali per le esercitazioni a casa.