مع بداية القرن العشرين ظهر فرع من الفيزياء يتعامل مع المسائل المتعلقة بحركة الجسيمات المشحونة ()كالالكترونات) وطرق تبئيرها بواسطة المجالات المغناطيسية والكهربائية (magnetic and mlectric field ) للحصول على صورة للجسم الموضوع داخل هذه المجالات ، سمي هذا الفرع ببصريات الالكترون (electron optics ) وكان أهم تطبيقاته المجهر الإلكتروني (electron microscope ).
هنالك ركيزتان أساسيتان بني عليهما المجهر الالكتروني: الركيزة الاولى هي الفرضية التي وضعها العالم الفرنسي (De Broglie) عام 1925 التي تنص على ان الجسم الذي كتلته (m) و سرعته v يصاحب بموجة طولها ترتبط مع زخم الجسيم mأما الركيزة الثانية في بناء المجهر الالكتروني فهي تجربة العالم (Hans Bush) عام 1926، الذي أوضح عمليا ان المجالات المغناطيسية المتناظرة محوريا تقوم بتركيز حزمة الالكترونات في نقطة واحدة، وان توزيع المجال الذي يمتلك قوة التركيز البؤري اطلق عليه اسم العدسة (Lens). ويعد العالم (Hans Bush) اول من عرف العدسة الالكترونية بهذا الاسم واعطاها التفسير البصري، لكنه لم يكن يعلم انه بالامكان استخدامها في بناء المجهر الإلكتروني، وهذا ما قام به العالم (Ernest Ruska ) في برلين عام 1931 حيث تم بناء اول مجهر الكتروني مجهز بفولتية تعجيل ( kV50 ) بتكبير (17) مرة ، وسمي بالمجهر الالكتروني النفاذ (TEM).
في عام 1932 طور Martin مجهراً الكترونياً مجهزاً بفولتية تعجيل ( kV90 ) واستخدم فيه طريقة للتصوير من الداخل بدلاً من تصوير الشاشة المتفلورة من الخارج فضلا عن تزويده بوسيلة لابدال النموذج واللوح الفوتوغرافي من دون السماح للهواء بالدخول في عمود المجهر .
في عام 1933 استطاع العالمان (Max Knoll) و(Ernest Ruska) من تجاوز حدود المجهر الضوئي بحيث توصلا الى بناء مجهر الكتروني له حدود تحليل مقدارها (nm50 ) بعد ان كانت لاتقل عن ( nm200 ) للمجهر الضوئي .
استمر تطور المجهر الالكتروني وتنوعت استخداماته إذ تم بناء مجاهر الكترونية ذات قدرة تحليل عالية بحيث اصبح بالامكان استخدامها في تصوير الشبيكة البلورية وفحص النماذج البايولوجية اذ حصل Martin عام 1934 على اول صورة من المجهر الالكتروني للبكتريا ، في حين درس Knoll سطوح الاجسام والعيوب التي تحدث فيها والتركيب الكيميائي للمواد عن طريق تصميم مجهر الكتروني جديد سماه المجهر الالكتروني الماسح (SEM) وكان ذلك في عام 1935 .
وفي عام 1939 نجح (Von Borris) و(Ruska) في تطوير مجهر الكتروني نفاذ والحصول على حدود تحليل قدرها ( n m10 ) مما شجع ذلك شركة سيمينس الالمانية في دعم مجهرهما مادياً ، وبذلك تم تصنيعه وانتشاره تجارياً ولاول مرة .
اما في عام 1941 فقد استطاع العالمان ( (Vance و(Hillier) التوصل الى حدود تحليل مقدارها ( n m2.5 ) وقد عُدّ مجهرهما اول مجهر الكتروني ينتشر تجارياً في امريكا الشمالية.
واستطاع البروفسور Le Poole عام 1947 تصميم مجهر الكتروني بفولتية تعجيل ( kV150 ) . وفي عام 1960 وتحت إشراف Dupouy في مدينة تولوز تم بناء مجهر الكتروني بفولتية تعجيل ( MV1.5 ) الذي عُدّ طفرة في مجال تصميم المجاهر الالكترونية وبنائها . وفي منتصف الستينات وفي مختبرات المجهر الالكتروني في اليابان تم الحصول على حدود تحليل قليلة مقدارها ( 0.5 nm ).
وفي عام 1970 اصبح بالامكان استخدام فولتية تعجيل ( MV3 ) في المجاهر الالكترونية وكان ذلك في مدينة تولوز في فرنسا إذ تم بناء مجهر الكتروني بحدود تحليل مقدارها ( 0.2 nm ) وكانت هذه بداية الطريق في استخدام فولتيات تعجيل عالية وظهور نوع من المجاهر الالكترونية سمي بالمجاهر الكترونية ذات الطاقة العالية (HEEM). وفي عام 1976 وفي مختبرات المجهر الالكتروني في الولايات المتحدة تم تصميم مجهر الكتروني ذي طاقة عالية (HEEM) بفولتية تعجيل مقدارها ( MV10 ) وذي قدرة تحليل مقدارها ( 0.14 nm ) وبتكبير 800000 مرة وتم ذلك من قبل الباحثين Weiss و Zemlin .
وشهد عقد التسعينيات طفرات مميزة في تحسين اداء المجاهر إلالكترونية إذ تم الحصول على مجاهر الكترونية ذات قدرة تحليلية جيدة جداً عن طريق تقليل الزيوغ التي تعاني منها العدسة الشيئية في منظومة التصوير بالمجهر الالكتروني . ففي عام 1994 وفي شركة Philips الالمانية تم تصحيح الزيغ الكروي والحصول على مجهر إلكتروني (CM20T-LaB6) ذي زيغ كروي مصحح وقدرة تحليلية مقدارها ( 0.02 nm ) وتكبير 2 مليون مرة وعادت الشركة نفسها في عامي 1995و 1997 في تطوير مجاهر الكترونية نفاذة هي (CM200-FEG) ، (CM300UT-FEG) إذ تم تصحيح الزيغين الكروي واللوني والحصول على قدرة تحليلية تساوي ( 0.015 nm ) وتكبير 2.5 مليون مرة .
في عام 2002 قامت شركة Hitachi في تصميم وبناء احدث مجهر إلكتروني (HF20T-FEG) ذي خواص بصرية جيدة اذ ان قدرته التحليلية تساوي(0.01nm) وبتكبير مقداره 3 مليون مرة وبزاوية انفراج للحزمة الالكترونية المنبعثة من قاذفة الالكترونات (?) تساوي o 1 .
ومع تطور العلوم التطبيقية كالفيزياء والهندسة والكيمياء تطور المجهر الالكتروني بشكل سريع وتنوعت استخداماته وتحسنت خواصه وكذلك تعددت أنواعه ففضلاً عن المجهر الاكتروني النفاذ (TEM) والمجهر الالكتروني الماسح (SEM) والمجهر الالكتروني ذي الطاقة العالية (HEEM) ، هنالك المجهر الالكتروني الماسح النفاذ (STEM) و المجهر الالكتروني العاكس(REM) و المجهر الكتروني الماسح العاكس (SREM) و مجهر القوة الذرية (AFM) و مجهر القوة المغناطيسية (MFM) و مجهر الانبعاث المجالي (FEM) و مجهر انبعاث الالكترون الضوئي (PEEM) والمجهر الالكتروني ذو الطاقة الواطئة (LEEM) .