掃描電子顯微鏡簡稱掃描電鏡(SEM)，是電子顯微鏡的一種。主要是利用二次電子信號成像來觀察樣品的表面形態，即用極狹窄的電子束去掃描樣品，通過電子束與樣品的相互作用產生各種效應，其中主要是樣品的二次電子發射。二次電子能夠產生樣品表面放大的形貌像，這個像是在樣品被掃描時按時序建立起來的，即使用逐點成像的方法獲得放大像。

工作原理：
用一束極細的電子束掃描樣品，當一束高能的入射電子轟擊物質表面時，被激發的區域將產生二次電子、俄歇電子、特征x射線和連續譜X射線、背散射電子、透射電子，以及在可見、紫外、紅外光區域產生的電磁輻射。同時，也可產生電子-空穴對、晶格振動(聲子)、電子振蕩(等離子體)。掃描電鏡成像與電視顯像相似,由電子槍發射的能量達30keV的電子束，經會聚透鏡和物鏡,縮小聚焦，在試樣表面形成具有一定能量、一定亮度、極細的電子束。

掃描電鏡主要由電子光學系統 ，信號收集及處理系統，信號顯示及記錄系統，真空系統，計算機控制系統等幾部分組成。

1、 電子光學系統

電子光學系統由電子槍，電磁透鏡，掃描線圈及試樣室等部件組成。由電子槍發射的高能電子束經兩級電磁透鏡聚焦后匯聚成一個幾納米大小的束斑，電子束在掃描線圈的作用下發生偏轉并在試樣表面和屏幕上做同步掃描，激發出試樣表面的多種信號。

2、 信號收集及顯示系統 

電子束與樣品室中的樣品表面相互作用激發的二次電子，背散射電子首先打到二次電子探測器和背散射電子探測器中的閃爍體上產生光，再經光電倍增管將光信號轉換為電信號，進一步經前置放大器成為有足夠功率的輸出信號，最終在陰極射線管（CRT）上成放大像。

產生的X射線信號由斜插人樣品室中的能譜儀（或波譜儀）收集 ，經鋰漂移硅（Si（Li））探測器、前置放大器和主放大器以及脈沖處理器在顯示器中展示X射線能譜圖（或波譜圖）用于元素定性和定量分析。

3、 真空系統

掃描電鏡需要高的真空度。高真空度能減少電子的能量損失，減少電子光路的污染并提高燈絲的壽命。根據掃描電鏡類型（鎢燈絲，六硼化鑭，場發射掃描電鏡）的不同 ，其所需的真空度不同，一般在10-3~10-8Pa。

4、 計算機控制系統

掃描電鏡有一套完整的計算機控制系統 ，方便測試人員對電鏡進行控制和操作 。