照明系統包括電子槍和聚光鏡2個主要部件，它的功用主要在于向樣品及成像系統提供亮度足夠的光源，電子束流，對它的要求是輸出的電子束波長單一穩定，亮度均勻一致，調整方便，像散小。
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。