一种扫描电子显微镜扫描电子显微镜(SEM)通过在表面上扫描聚焦的电子束来生成图像。光束中的电子与样品相互作用，产生各种信号，可用于获取有关表面形貌和成分的信息。
为什么要使用电子，而不是在显微镜的光？
给定足够的光，人眼能够区分两个点0.2毫米分开，而无需任何附加的透镜的助剂。这个距离就是所谓的分辨能力或眼睛的分辨率。的透镜或透镜（显微镜）的组件可被用来放大该距离，使眼睛看到点甚至更靠近在一起大于0.2毫米。
现代光学显微镜具有约1000倍的最大放大倍率。显微镜的分辨能力不仅由透镜的数量和质量，而且还由用于照明的光的波长的限制。白光具有从400至700纳米（nm）波长的光。平均波长为550nm，其在白光约200的导致分辨率（不可见性）的理论极限的光显微镜 - 250纳米。下面示出了两个点在检测限和两个单独的斑点图仍然可以区分。右边的图像显示了两个点非常接近，以致中央点重叠。
电子显微镜是在波长成为光学显微镜的限制因素时发展起来的。电子的波长更短，分辨率更高。
比较光学显微镜和扫描电子显微镜
由于材料和设备的尺寸正在缩小，许多结构不再能用光学显微镜来表征。例如，要确定用于过滤的纳米纤维层的完整性，如图所示，需要用电子显微镜来表征样品。
扫描电子显微镜是如何工作的
主要的SEM组件包括:
- 电子源
- 柱向下其中电子与电磁透镜行进
- 电子探测器
- 样品室
- 计算机和显示查看图像
电子在柱的顶部产生，加速向下，并通过透镜和孔的组合产生聚焦电子束，击中样品的表面。样品被安装在腔室区域的工作台上，除非显微镜被设计为在低真空下工作，否则柱和腔室都是通过泵的组合抽真空的。真空度的高低取决于显微镜的设计。
电子束在样品上的位置由位于物镜上方的扫描线圈控制。这些线圈允许光束在样品表面进行扫描。这种光束光栅或扫描，正如显微镜的名字所暗示的，能够收集关于样品上一个确定区域的信息。作为电子-样品相互作用的结果，产生了许多信号。这些信号随后被适当的探测器检测到。
样品 - 电子相互作用
在扫描电子显微镜（SEM），通过电子的高能束扫描样品产生的图像。由于电子与样品相互作用，它们产生的二次电子，背散射电子，和特性X射线。这些信号由一个或多个检测器收集以形成图像然后将其在计算机屏幕上显示。当电子束撞击在样品的表面上，其穿透样品到几微米的深度，取决于加速电压和样品的密度。许多信号，象二次电子和X射线，产生作为样本内这种相互作用的结果。
在SEM获得的最大分辨率取决于多种因素，如与样品的电子束的电子斑点尺寸和相互作用体积。尽管它不能提供原子级分辨率，一些SEM中可以实现低于1个纳米的分辨率。通常，现代的全尺寸的SEM 1-20纳米之间提供的分辨率，而桌面系统可以提供为20nm或更多的分辨率。