掃描電鏡由電子光學(xué)系統(tǒng)、掃描系統(tǒng)、信號收集放大系統(tǒng)、圖像顯示和記錄系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和電源系統(tǒng)六大部分組成。

(1)電子光學(xué)系統(tǒng):由電子槍、電磁透鏡、光闌和樣品室等部件組成，目的是獲得高亮度和小克斑直徑的激發(fā)電子束。

①電子槍:其作用是利用陰極與陽極燈絲間的高壓產(chǎn)生高能量的電子束。目前大多數(shù)sem掃描電鏡采用熱陰極電子槍，而高等級掃描電鏡采用六硼化鑭或場發(fā)射電子槍。普通熱陰極或六硼化鑭陰極電子槍都屬于熱發(fā)射電子槍，場發(fā)射電子槍屬于冷發(fā)射電子槍。配備場發(fā)射電子槍可以使樣品表面的電子束直徑小于 3nm，所以場發(fā)射電子槍是高分辨sem掃描電鏡的理想電子源。

②電磁透鏡:其作用主要是把電子槍的束斑逐漸縮小，使原來直徑約為 50um的束斑縮小成一個只有數(shù)納米的細(xì)小束斑。掃描電鏡一般有三個聚光鏡，前兩個透鏡是強(qiáng)透鏡，用來縮小電子束光斑尺寸，第三個聚光鏡是弱透鏡，具有較長的焦距，在該透鏡下方放置樣品可避免磁場對二次電子軌跡的干擾。

③光闌:有兩種作用:一個作用是過濾遠(yuǎn)軸電子，減小能量色差，提高光源的質(zhì)量;另外一個作用是改變孔徑角，影響景深。

④樣品室:其主要部件是樣品臺。它除能進(jìn)行三維空間的移動，還能傾斜和轉(zhuǎn)動。

(2)掃描系統(tǒng):其作用是提供入射電子束在樣品表面上以及陰極射線管內(nèi)電子束在熒光屏上的同步掃描信號。改變?nèi)肷潆娮邮跇悠繁砻鎾呙枵穹?，以獲得所需放大倍率的掃描像。

(3)信號收集放大系統(tǒng):其作用是收集樣品在入射電子作用下產(chǎn)生的物理信號，然后經(jīng)處理放大作為顯像系統(tǒng)的調(diào)制信號。不同的物理信號需要不同類型的收集系統(tǒng)，大致可分為三類:電子檢測器，陰極熒光檢測器和X射線檢測器。在sem掃描電鏡中普遍使用的是電子檢測器，它由閃爍體，光導(dǎo)管和光申倍增器所組成，可以用來檢測二次電子、背散射電子和透射電子等信號。

(4)圖像顯示和記錄系統(tǒng):其作用是將信號收集放大系統(tǒng)輸出的反映樣品表面狀態(tài)的調(diào)制信號，轉(zhuǎn)換成屏幕上可觀察的圖像，并在磁盤等記錄系統(tǒng)中保存。

(5)真空系統(tǒng)和電源系統(tǒng):真空系統(tǒng)的作用是為保證電子光學(xué)系統(tǒng)正常工作防止樣品污染，提高燈絲壽命，一般情況下要求保持 10-4~10-5mmHg(1mmHg=133.322Pa)的真空度。電源系統(tǒng)由穩(wěn)壓、穩(wěn)流及相應(yīng)的安全保護(hù)電路所組成，其作用是提供掃描電鏡各部分所需的電源。