日立掃描電鏡被廣泛地應用于化學、生物、醫學、冶金、材料、半導體制造、微電路檢查等各個研究領域和工業部門。制樣簡單、放大倍數可調范圍寬、圖像的分辨率高、景深大、保真度高、有真實的三維效應等，對于導電材料，可直接放入樣品室進行分析，對于導電性差或絕緣的樣品則需要噴鍍導電層。
電子光學系統包括電子槍、電磁透鏡、掃描線圈、樣品室等，主要用于產生一束能量分布極窄的、電子能量確定的電子束用以掃描成象。電磁透鏡：熱發射電子需要電磁透鏡來成束，所以在用熱發射電子槍的掃描電鏡上，電磁透鏡*。通常會裝配兩組：匯聚透鏡和物鏡，匯聚透鏡僅僅用于匯聚電子束，與成象會焦無關；物鏡負責將電子束的焦點匯聚到樣品表面。掃描線圈的作用是使電子束偏轉，并在樣品表面作有規則的掃動，電子束在樣品上的掃描動作和顯像管上的掃描動作保持嚴格同步，因為它們是由同一掃描發生器控制的。
掃描電子顯微鏡是利用材料表面微區的特征（如形貌、原子序數、化學成分、或晶體結構等）的差異，在電子束作用下通過試樣不同區域產生不同的亮度差異，從而獲得具有一定襯度的圖像。成像信號是二次電子、背散射電子或吸收電子，其中二次電子是zui主要的成像信號。其成像原理圖，高能電子束轟擊樣品表面，激發出樣品表面的各種物理信號，再利用不同的信號探測器接受物理信號轉換成圖像信息。
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