Là nhóm các kỹ thuật chụp ảnh cấu trúc đômen bằng cách sử dụng chùm điện tử có năng lượng cao để tạo ảnh. Vì sóng điện tử có bước sóng rất ngắn nên các kỹ thuật này vượt qua được hạn chế về độ phân giải của ánh sáng khả kiến, nhưng cách thức tạo ảnh phức tạp hơn.

Kính hiển vi Lorentz

Kính hiển vi Lorentz là một kỹ thuật chụp ảnh từ trong kính hiển vi điện tử truyền qua, bắt đầu được phát triển từ năm 1959 [3] đang là một trong những kỹ thuật phổ biến nhất để chụp ảnh cấu trúc từ với độ phân giải rất cao (xem chi tiết bài Kính hiển vi Lorentz). Nguyên lý của Lorentz TEM dựa vào việc ghi lại độ lệch của chùm điện tử khi truyền qua mẫu do điện từ trường trong mẫu mỏng. Ngày nay, kính hiển vi Lorentz bao gồm hai kỹ thuật sử dụng với hai loại kính hiển vi điện tử truyền qua:

• Kỹ thuật Fresnel: là kỹ thuật sử dụng chùm điện tử song song chiếu qua mẫu, kỹ thuật này sử dụng trong các kính hiển vi điện tử truyền qua truyền thống, với độ phân giải có thể đạt tới 30 nm, cho tương phản về các vách đômen
• Kỹ thuật DPC: là kỹ thuật thực hiện trên các STEM, sử dụng một chùm điện tử hội tụ thành một mũi dò rất nhỏ và quét qua mẫu, tạo nên hình ảnh tương phản về các đômen, hay chính xác là sự phân bố về cảm ứng từ trong mẫu. Kỹ thuật này có thể cho độ phân giải dưới 5 nm, là một trong những kỹ thuật tốt nhất hiện nay [4].

Toàn ảnh điện tử

Cũng là một cải tiến của kính hiển vi điện tử truyền qua, tạo ra ảnh cấu trúc từ bằng cách ghi lại ảnh toàn ký của chùm điện tử chiếu qua mẫu với chùm điện tử ban đầu. Phương pháp này cũng cho độ phân giải rất cao, nhưng đòi hỏi thiết bị đắt tiền và các bước tiến hành khá phức tạp.

Kính hiển vi điện tử quét

Ở kính hiển vi điện tử quét, người ta có thể chụp ảnh cấu trúc từ bằng chế độ phân cực, SEMPA. SEMPA, là tên viết tắt của Scanning electron microscope with polarisation analysis (Kính hiển vi điện tử quét có phân tích phân cực) là kỹ thuật chụp ảnh cấu trúc từ bằng kính hiển vi điện tử quét, dựa trên việc ghi lại độ phân cực spin của chùm điện tử thứ cấp phát ra từ bề mặt mẫu vật rắn khi có chùm điện tử hẹp quét trên bề mặt [5].

Kỹ thuật này cho ảnh phân bố của cảm ứng từ trong mẫu, tương tự như ảnh DPC, nhưng độ phân giải và tương phản kém hơn rất nhiều, đồng thời thời gian ghi ảnh dài hơn rất nhiều. Điểm mạnh là SEMPA không đòi hỏi mẫu mỏng, đồng thời cho thông tin về cả ba thành phần từ độ.