（1）陰極 陰極是產生自由電子的源頭，一般有直熱式和旁熱式2種，旁熱式陰極是將加熱體和陰極分離，各自保持獨立。在電鏡中通常由加熱燈絲（filament）兼做陰極稱為直熱式陰極，材料多用金屬鎢絲制成，其特點是成本低，但亮度低，壽命也較短。燈絲的直徑約為0.10～0.12mm，當幾安培的加熱電流流過時，即可開始發射出自由電子，不過燈絲周圍必須保持高度真空，否則就象漏氣燈泡一樣，加熱的燈絲會在傾刻間被氧化燒毀。燈絲的形狀最常采用的是發叉式，也有采用箭斧式或點狀式的，后 2種燈絲發光亮度高，光束尖細集中，適用于高分辨率電鏡照片的拍攝，但使用壽命更短。
陰極燈絲被安裝在高絕緣的陶瓷燈座上，既能絕緣、耐受幾千度的高溫，還可以方便更換。燈絲的加熱電流值是連續可調的。
在一定的界限內，燈絲發射出來的自由電子量與加熱電流強度成正比，但在超越這個界限后，電流繼續加大，只能降低燈絲的使用壽命，卻不能增大自由電子的發射量，我們把這個臨界點稱做燈絲飽和點，意即自由電子的發射量已達“滿額”，無以復加。正常使用常把燈絲的加熱電流調整設定在接近飽和而不到的位置上，稱做“欠飽和點”。這樣在保證能獲得較大的自由電子發射量的情況下，可以最大限度地延長燈絲的使用壽命。鎢制燈絲的正常使用壽命為40h左右，現代電 鏡中有時使用新型材料六硼化鑭（LaB6）來制作燈絲，其價格較貴，但發光效率高、亮度大（能提高一個數量級），并且使用壽命遠較鎢制燈絲長得多，可以達到1000h ，是一種很好的新型材料。
（2）陽極 為一中心有孔的金屬圓筒，處在陰極下方，當陽極上加有 數十千伏或上百千伏的正高壓??加速電壓時，將對陰極受熱發射出來的自由電子產生強烈的引力作用，并使之從雜亂無章的狀態變為有序的定向運動， 同時把自由電子加速到一定的運動速度（與加速電壓有關，前面已經討論過）， 形成一股束流射向陽極靶面。凡在軸心運動的電子束流，將穿過陽極中心的圓孔射出電子槍外，成為照射樣品的光源。
（3）柵極位于陰、陽極之間，靠近燈絲頂端，為形似帽狀的金屬物，中心亦有一小孔供電子束通過。柵極上加有0～1000V的負電壓（對陰極而言），這個負電壓稱為柵偏壓VG，它的高低不同，可由使用者根據需要調整，柵極偏壓能使電子束產生向中心軸會聚的作用，同時對燈絲上自由電子的發射量也有一定的調控抑制作用。
（4）工作原理 ，在燈絲電源VF作用下，電流IF流過燈絲陰極，使之發熱達2500℃以上時，便可產生自由電子并逸出燈絲表面。加速電壓VA 使陽極表面聚集了密集的正電荷，形成了一個強大的正電場，在這個正電場的作用下自由電子便飛出了電子槍外。調整VF可使燈絲工作在欠飽和點，電鏡使用過程中可根據對亮度的 需要調節柵偏壓VG的大小來控制電子束流量的大小。
電鏡中加速電壓VA也是可調的，VA增大時，電子束的波長λ縮短，有利于電鏡分辨力的提高。同時穿透能力增強，對樣品的熱損傷小，但此時會由于電子束與樣品碰撞，導致彈性散射電子的散射角隨之增大，成像反差會因此而有所下降，所以，在不追求高分辨率觀察應用時，選擇較低的加速電壓反而可以獲得較大的成像反差，尤其對于自身反差對比較小的生物樣品，選用較低的加速電壓有時是有利的。