1、電子束與樣品的相互作用：SEM的核心是高能電子束，它被聚焦到樣品表面。當電子束與樣品相互作用時，會產生多種信號，包括但不限于二次電子（SE）、背散射電子（BSE）、特征X射線、俄歇電子等。

2、二次電子（SE）檢測：

原理：SE是從樣品表面幾納米深度內產生的電子，對表面形貌非常敏感，能提供高分辨率的表面圖像。

探測器：通常使用半導體材料制成的SE探測器，如硅針尖，來捕捉這些低能量電子。

3、背散射電子（BSE）檢測：

原理：BSE來自樣品較深的區域，由入射電子與原子核的彈性散射產生，其產額與原子序數相關，因此可用于元素的定性和定量分析以及成分差異的成像。

探測器：常用的BSE探測器是固態探測器，含有p-n結，通過吸收背散射電子并產生電子空穴對來工作，電流大小與接收的電子數量成正比。

4、特征X射線（EDX）檢測：

原理：當入射電子激發樣品原子內部電子躍遷時，釋放出特征X射線，每種元素的X射線能量是特定的，可用于元素的定性與定量分析。

探測器：使用能量分散譜儀（EDX）來收集和分析這些X射線，EDX能譜可以顯示樣品中元素的種類和分布。

5、信號收集與顯示系統：

收集到的信號（如SE和BSE）被放大，并轉換成電信號，這些信號進一步處理后用于調制顯像管或現代數字顯示器的亮度，生成圖像。

對于X射線信號，EDX系統會分析每個光子的能量，生成元素的能譜圖，與圖像結合使用，提供化學成分信息。

6、真空系統：

為了減少空氣分子對電子束的散射，SEM內部需要維持高真空環境，確保信號的高效傳輸和減少干擾。

7、樣品制備：

樣品必須適合SEM的觀察條件，包括干燥、具有一定的機械強度、導電性或經過鍍膜處理，以減少充電效應和提高圖像質量。

通過這些機制，掃描電鏡能夠提供樣品的表面形貌、成分分布、晶相結構等多方面的信息，是材料科學、生物學、地質學等領域重要的分析工具。