掃描電鏡是利用二次電子信號成像來觀察樣品的表面形態(tài)。臺式掃描電鏡是介于透射電鏡和光學顯微鏡之間的一種微觀形貌觀察手段，可直接利用樣品表面材料的物質(zhì)性能進行微觀成像。

從原理上講，sem掃描電鏡是利用聚焦得非常細的高能電子束在試樣上掃描，激發(fā)出各種物理信息。通過對這些信息的接受、放大和顯示成像，獲得測試試樣表面形貌的觀察。臺式掃描電鏡可以直接觀察觀察納米材料，進行材料斷口的分析，直接觀察原始表面等。

它利用電子和物質(zhì)的相互作用，可以獲取被測樣品本身的各種物理、化學性質(zhì)的信息，如形貌、組成、晶體結構、電子結構和內(nèi)部電場或磁場等等。臺式掃描電鏡正是根據(jù)上述不同信息產(chǎn)生的機理，采用不同的信息檢測器，使選擇檢測得以實現(xiàn)。如對二次電子、背散射電子的采集，可得到有關物質(zhì)微觀形貌的信息;對x射線的采集(能譜EDS)，可得到物質(zhì)化學成分的信息。

sem掃描電鏡利用電子隧道現(xiàn)象，將樣品本身作為一個電極，另個電極是一根非常尖銳的探針，把探針移近樣品，并在兩者之間加上電壓，當探針和樣品表面相距只有數(shù)十埃時，由于睡道效應在探針與樣品表面之間就會產(chǎn)生隧道電流并保持不受；若表面有微小起伏，哪怕只有原子大小的起伏，也將使穿透電流發(fā)生成千上萬信的變化。

掃描顯微鏡可以觀察單個原子在物質(zhì)表面的狀態(tài)和與表面電子行為有關的物理、化學性質(zhì)，在表面科學，材料科學、生命科學、藥學化學納米技術等研究領域有廣闊的應用前景。