掃描電子顯微鏡的制造是依據電子與物質的相互作用。當一束高能的入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)。
原則上講，利用電子和物質的相互作用，可以獲取被測樣品本身的各種物理、化學性質的信息，如形貌、組成、晶體結構、電子結構和內部電場或磁場等等。掃描電子顯微鏡正是根據上述不同信息產生的機理，采用不同的信息檢測器，使選擇檢測得以實現。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。
掃描電鏡的功能
1、掃描電鏡追求固體物質高分辨的形貌，形態圖像(二次電子探測器SEI)-形貌分析(表面幾何形態，形狀，尺寸)
2、顯示化學成分的空間變化，基于化學成分的相鑒定---化學成分像分布，微區化學成分分析
1)用x射線能譜儀或波譜(EDS or WDS)采集特征X射線信號，生成與樣品形貌相對應的，元素面分布圖或者進行定點化學成分定性定量分析，相鑒定。
2)利用背散射電子(BSE)基于平均原子序數(一般和相對密度相關)反差，生成化學成分相的分布圖像；
3)利用陰極熒光，基于某些痕量元素(如過渡金屬元素，稀土元素等)受電子束激發的光強反差，生成的痕量元素分布圖像。
4)利用樣品電流，基于平均原子序數反差，生成的化學成分相的分布圖像，該圖像與背散射電子圖像亮暗相反。
5)利用俄歇電子，對樣品物質表面1nm表層進行化學元素分布的定性定理分析。
3、在半導體器件(IC)研究中的特殊應用：
1)利用電子束感生電流EBIC進行成像，可以用來進行集成電路中pn結的定位和損傷研究
2)利用樣品電流成像，結果可顯示電路中金屬層的開、短路，因此電阻襯度像經常用來檢查金屬布線層、多晶連線層、金屬到硅的測試圖形和薄膜電阻的導電形式。
3)利用二次電子電位反差像，反映了樣品表面的電位，從它上面可以看出樣品表面各處電位的高低及分布情況，特別是對于器件的隱開路或隱短路部位的確定尤為方便。
4、利用背散射電子衍射信號對樣品物質進行晶體結構(原子在晶體中的排列方式)，晶體取向分布分析，基于晶體結構的相鑒定。
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