掃描電子顯微鏡，全稱為掃描電子顯微鏡，英文為scanning electron microscope（SEM ），是一種用于觀察物體表面結構的電子光學儀器。
1、掃描電子顯微鏡的原理
掃描電子顯微鏡的制造是依據電子與物質的相互作用。當一束高能的人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) 。如對二次電子、背散射電子的采集，可得到有關物質微觀形貌的信息；對X 射線的采集，可得到物質化學成分的信息。掃描電子顯微鏡的工作原理是用一束極細的電子束掃描樣品，在樣品表面激發出次級電子，次級電子的多少與電子束入射角有關，也就是說與樣品的表面結構有關，次級電子由探測體收集，并在那里被閃爍器轉變為光信號，再經光電倍增管和放大器轉變為電信號來控制熒光屏上電子束的強度，顯示出與電子束同步的掃描圖像。圖像為立體形象，反映了標本的表面結構。
2、掃描電子顯微鏡的結構
（1）鏡筒
鏡筒包括電子槍、聚光鏡、物鏡及掃描系統。其作用是產生很細的電子束(直徑約幾個nm) ，并且使該電子束在樣品表面掃描，同時激發出各種信號。
（2）電子信號的收集與處理系統
在樣品室中，掃描電子束與樣品發生相互作用后產生多種信號，其中包括二次電子、背散射電子、X 射線、吸收電子、俄歇(Auger)電子等。在上述信號中，最主要的是二次電子，它是被入射電子所激發出來的樣品原子中的外層電子，產生于樣品表面以下幾納米至幾十納米的區域，其產生率主要取決于樣品的形貌和成分。通常所說的掃描電子顯微鏡像指的就是二次電子像，它是研究樣品表面形貌的最有用的電子信號。檢測二次電子的檢測器的探頭是一個閃爍體，當電子打到閃爍體上時，就在其中產生光，這種光被光導管傳送到光電倍增管，光信號即被轉變成電流信號，再經前置放大及視頻放大，電流信號轉變成電壓信號，最后被送到顯像管的柵極。
（3）電子信號的顯示與記錄系統
掃描電子顯微鏡的圖象顯示在陰極射線管(顯像管) 上，并由照相機拍照記錄。顯像管有兩個，一個用來觀察，分辨率較低，是長余輝的管子；另一個用來照相記錄，分辨率較高，是短余輝的管子。
（4）真空系統及電源系統
掃描電子顯微鏡的真空系統由機械泵與油擴散泵組成。電源系統供給各部件所需的特定的電源。
3、掃描電子顯微鏡的用途
掃描電子顯微鏡最基本的功能是對各種固體樣品表面進行高分辨形貌觀察。大景深圖像是掃描電子顯微鏡觀察的特色，例如：生物學，植物學，地質學，冶金學等等。觀察可以是一個樣品的表面，也可以是一個切開的面，或是一個斷面。冶金學家已興奮地直接看到原始的或磨損的表面。可以很方便地研究氧化物表面，晶體的生長或腐蝕的缺陷。它一方面可更直接地檢查紙，紡織品，自然的或制備過的木頭的細微結構，生物學家可用它研究小的易碎樣品的結構。例如：花粉顆粒，硅藻和昆蟲。另一方面，它可以拍出與樣品表面相應的立體感強的照片。掃描電子顯微鏡對于固體材料的研究應用非常廣泛，沒有任何一種儀器能夠和其相提并論。對于固體材料的全面特征的描述，掃描電子顯微鏡是至關重要的。