• تفنگ الکترونی (Electron gun)

وظیفه این بخش، ایجاد پرتوهای پرانرژی الکترون به منظور عبور آنها از نمونه های نازک مورد بررسی است. هر تفنگ الکترونی در بالای میکروسکوپ الکترونی عبوری TEM قرار دارد و از ۲ بخش منبع الکترونی (معروف به کاتد) و یک سیستم شتاب‌دهنده تشکیل شده است. متداول ترین نوع تفنگ های الکترونی، تفنگ الکترونی حرارتی است که الکترون ها را در محدوده ۴۰-۲۰۰ کیلوولت شتاب می‌دهد. تعیین میزان انرژی الکترون ها به جنس و ویژگی های نمونه و همچنین به قدرت تفکیک مورد نیاز کاربر وابسته است.

• عدسی ها (Lenses)

دستگاه TEM از عدسی های متعددی تشکیل شده است که هرکدام نام و وظیفه خاص خود را دارند:

عدسی‌هایی که بین منبع الکترونی و نمونه قرار می‌گیرند، عدسی متمرکز کننده (Condensing Lens) نامیده می‌شوند که پرتوهای الکترونی را کانونی می کنند تا وقتی که پرتوهای الکترونی به نمونه می‌رسند پرتوهایی ظریف و پرانرژی باشند و بتوانند از نمونه عبور کنند. روزنه شیئی نیز در صفحه کانونی پشتی عدسی‌های شیئی (Objective Lens) قرار داده می‌شود تا پرتوهایی که با زاویه باز پراکنش می کنند را محدود نمایند. عدسی‌های شیئی از حساس‌ترین بخش‌های TEM محسوب می‌شوند که نمونه بین آن‌ها قرار می‌گیرد. بزرگنمایی اولیه، کانونی نمودن تصویر و ایجاد الگوهای پراش توسط همین عدسی‌ها انجام می‌گیرد.

عدسی های الکترومغناطیس، میدانی الکترومغناطیس به موازات حرکت الکترون ها ایجاد می‌کنند و الکترون ها با آنها برخورد ندارند و فقط نیروی حاصل از میدان الکترومغناطیس این عدسی ها باعث  حرکت الکترون در مسیر یک منحنی مارپیچ در طول عدسی می‌شود. به محض آنکه الکترون شروع به حرکت مارپیچ نمود، مولفه سرعتی عمود بر صفحه پیدا می‌نماید و تحت تاثیر نیرویی در جهت شعاعی قرار می‌گیرد. در نتیجه، مسیر مارپیچ تنگتر و کوچکتری را می‌پیماید و اثر آن این است که پرتوهای الکترونی موازی که وارد عدسی می‌شوند، در یک نقطه همگرا می‌شوند (این دقیقا همان عملی است که یک عدسی شیشه‌ای در مقابل نور انجام می‌دهد).

• محفظه نمونه (Sample Chamber)

محفظه نمونه در زیر قسمت سیستم متمرکز کننده قرار دارد. نمونه‌ی مورد نظر باید بسیار کوچک باشد و خیلی دقیق در جای مناسب خود در بین عدسی‌های شیئی قرار گیرد. محفظه نمونه باید بتواند در حد چند میلی‌متر جابجا شده و به میزان زیادی بچرخد. همچنین اگر از میکروسکوپ برای آنالیز شیمیایی نیز استفاده شود، پرتوX   باید بتواند از این محل خارج شود. برای دستیابی به این مشخصات از میله نگهدارنده نمونه استفاده می‌شود که می‌تواند نمونه‌ای به قطر ۳ میلی متر یا کوچکتر را که بر روی شبکه حمایتی با اندازه ۳ میلی متر قرار دارد، مابین قطب‌های عدسی‌های شیئی قرار دهد.

• سیستم تصویر و صفحه نمایش (Illustration System)

اولین تصویر ایجادشده در آنالیزTEM ، بزرگنمایی ۱۰۰-۵۰ برابر دارد. این تصویر، توسط یک سری از عدسی‌های میانی و تصویری بزرگ شده و نهایتاً بر روی صفحه نمایش فلورسانس میکروسکوپ تابانده می‌شود. با استفاده از سری عدسی هایی که هر سری می‌تواند تصویر را تا بیست برابر بزرگ نماید، به راحتی بزرگنمایی نهایی تا یک میلیون برابر قابل دستیابی خواهد بود.

• پمپ خلاء (Vacuum Pump)

دستگاه TEM نیاز به یک پمپ خلاء دارد تا در سیستم، خلاء ایجاد کند و مانع اکسید شدن نمونه شود. همچنین، شرایط پراش راحت تر الکترون را فراهم کند (در شرایط اتمسفر معمولی، الکترون‌هایی با انرژی KeV15، تنها  cm۱۰ نفوذ می‌کنند) و ستون میکروسکوپ را تمیز نگاه دارد.