掃描電子顯微鏡(SEM)的工作原理主要基於電子束與樣品表面的相互作用。
SEM使用一束極細的電子束掃描樣品，這個電子束是由電子槍產生的，並通過電磁透鏡系統聚焦在樣品表面。當電子束與樣品相互作用時，可以激發產生多種物理信號，如二次電子、背散射電子等。這些信號通過探測器進行收集和放大，然後轉換為視頻信號，最終在螢光屏上顯示出與電子束同步的掃描圖像。圖像反映了樣品的表面結構，包括形貌、成分和晶體結構等信息。
SEM的解析度可以達到1納米，放大倍數可以達到30萬倍及以上連續可調，並且具有較大的景深和視野，提供良好的立體成像效果。通過將SEM與其他分析儀器結合使用，可以在觀察微觀形貌的同時進行物質微區成分分析。