扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope, SEM）是一种利用聚焦电子束在样品表面逐点扫描成像的精密仪器，广泛应用于材料科学、生物学、医学等领域。其核心原理是：电子枪发射能量为5～35 keV的电子束，经聚光镜和物镜聚焦后，在扫描线圈驱动下于样品表面作栅网式扫描。电子束与样品相互作用产生二次电子、背散射电子等信号，其中二次电子对样品表面形貌高度敏感，被探测器收集并转换为电信号，最终在显像管上形成反映表面形貌的图像。

SEM具有以下显著特点：（1）可观察直径0～30 mm的大块样品，制样简单；（2）场深大，约为光学显微镜的300倍，适用于粗糙表面和断口分析，图像立体感强；（3）放大倍数范围广，通常为15～200,000倍，便于低倍普查和高倍观察；（4）分辨率高，一般为3.5～6 nm；（5）可通过电子学方法改善图像质量，如调节反差、双放大倍数观察；（6）可配接X射线谱仪进行微区成分分析，或配接光学显微镜进行阴极荧光分析；（7）可使用加热、冷却、拉伸等样品台进行动态实验。

SEM的主要结构包括：电子光学系统（电子枪、聚光镜、物镜光阑）、扫描系统（扫描信号发生器、放大器、偏转线圈）、信号探测放大系统（二次电子、背散射电子探测器）、图像显示和记录系统（数字式SEM采用电脑系统）、真空系统（机械泵、扩散泵或涡轮分子泵，真空度高于10⁻⁴ Torr）以及电源系统（高压发生装置）。

SEM的主要性能指标包括：放大倍数M = L/l（L为荧光屏长度，l为电子束扫描长度）；分辨率受入射电子束斑大小和成像信号类型影响；场深指获得清晰图像的深度范围，与放大倍数和孔径光阑有关。

样品制备是SEM观察的关键步骤：（1）样品需在真空中稳定，含水样品需烘干或临界点干燥，表面污染需清洗，磁性样品需去磁，尺寸需适合样品座（通常Φ3～50 mm，高度5～10 mm）。（2）块状导电样品可直接用导电胶粘在样品座上；非导电或导电性差的样品需镀膜（真空镀膜或离子溅射镀膜）以避免电荷积累。（3）粉末样品：将导电胶或双面胶粘在样品座上，均匀撒粉，吹去未粘住的粉末，再镀膜。（4）离子溅射镀膜优于真空镀膜：装置简单、耗时短（几分钟）、消耗贵金属少、膜层更细密均匀。