Toàn ảnh điện tử hoàn toàn tương tự với phép toàn ảnh quang học (được phát minh bởi Dennis Gabor), chỉ có điều sóng được sử dụng ở đây là sóng điện tử và sự tán xạ của sóng điện tử được ghi lại là do sự tán xạ trên trường điện từ của mẫu vật. Để thực hiện phép toàn ảnh điện tử, người ta ghi lại sự giao thoa của 2 chùm điện tử kết hợp được phát ra từ cùng một nguồn (được chia thành hai nhờ bộ lăng kính tách chùm tia). Để tạo ảnh giao thoa chất lượng cao, điện tử được dùng phải là sóng điện tử được phát ra từ các súng phát xạ trường (có độ đơn sắc rất cao). Khi một chùm điện tử chiếu qua mẫu vật, sóng điện tử bị lệch pha do sự tán xạ với từ trường và trường tĩnh điện của mẫu vật. Và sự dịch pha được cho bởi công thức:
số hạng đầu tiên là thành phần tán xạ trên trường tĩnh điện, số hạng thứ hai là tán xạ trên từ trường. Công thức có thể viết gọn lại thành[1] :
với lần lượt là trường tĩnh điện nội trung bình, độ dày của mẫu vật, là bước sóng và thế tăng tốc của điện tử; là thế véctơ sinh ra do từ trường của mẫu vật.
Toàn ảnh điện tử 124
Ảnh toàn ảnh điện tử ghi lại xung quanh một vách đômen của mẫu màng mỏng từ
Ảnh toàn ảnh ghi lại trên màn ảnh là hình ảnh giao thoa của chùm tia điện tử ban đầu và chùm tia điện tử (đã bị lệch pha) sau khi truyền qua vật. Cường độ của ảnh phân bố được cho bởi công thức[2] :
với là biên độ sóng điện tử và góc chồng chập 2 chùm tia.