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SEM掃描電鏡鏡筒是電子槍室和由6-8級成像透鏡以及觀察室等組成。陰極燈絲在燈絲加熱電流作用下發射電子束，該電子束在陽極加速高壓的加速下向下高速運動，經過一聚光鏡和第二聚光鏡的會聚作用使電子束聚焦在樣品上，透過樣品的電子束再經過物鏡、一中間鏡、第二中間鏡和投影鏡四級放大后在熒光屏上成像。電鏡總的放大倍數是這四級放大透鏡的放大倍數的乘積，因此透射電鏡有著更高的放大范圍（200×-1500000×）。
SEM掃描電鏡的設計思想和工作原理早在1935年便已被提出來了。1942年，英國首先制成一臺實驗室用的掃描電鏡，但由于成像的分辨率很差，照相時間太長，所以實用價值不大。經過各國科學工作者的努力，尤其是隨著電子工業技術水平的不斷發展，到1956年開始生產商品掃描電鏡。數十年來，掃描電鏡已廣泛地應用在生物學、醫學、冶金學等學科的領域中，促進了各有關學科的發展。
掃描電鏡在質檢工作中一直起著非常重要的作用，廣泛應用于金屬材料、無機非金屬材料以及高分子材料的微觀形貌分析檢測等工作中。由干傳統的高真空掃描電鏡難干直接觀察檢測不導電樣品，而對非導電樣品進行噴金成者噴碳處理后雖然可以用傳統的掃描電鏡進行檢測，但是這使得檢測過程費時費力，而且對于樣品的微觀形貌會造成影響和干擾，在用掃描電鏡的能譜儀配件進行樣品的成分檢測時也會影響到檢測結果，對于含水樣品及不適合噴金處理的半導體樣品，傳統的掃描電鏡則不適合進行檢測工作。因此，傳統的高真空掃描電鏡在質檢工作中有很大的局限性。SEM掃描電鏡的發展極大的擴展了掃描電鏡在質檢中的應用，而且極大的節省了樣品的處理時間與樣品的檢測時間，并且降低了檢測結果的各種干擾因素，使得檢測結果更準確。
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