В сканирующем электронном микроскопе (рис. а) пучок электронов с первичной энергией ~1–10 кэВ фокусируется системой линз в пятно диаметром 1–10 нм на поверхности исследуемого образца. Сфокусированный пучок сканируется по поверхности с помощью системы отклоняющих катушек синхронно с электронным пучком в видеотрубке, которая используется в качестве оптического дисплея. Оба электронных пучка управляются одним и тем же генератором сканирования, поэтому увеличение просто равно отношению размеров дисплея и сканируемой области на поверхности образца. В сканирующем электронном микроскопе используется детектирование различных сигналов, включая вторичные электроны, обратно рассеянные электроны, рентгеновское излучение и ток через образец (рис. б). На рис. в проиллюстрирована структура энергетического спектра электронов, испускаемых с поверхности при ее облучении пучком электронов с энергией E₀. На спектре указаны диапазоны энергий электронов, используемые для детектирования.