Kính hiển vi điện tử quét SEM là một phương pháp phân tích cấu trúc chất rắn được sử dụng rộng rãi. Tuy ra đời sau phương pháp kính hiển vi điện tử truyền TEM, nhưng SEM vẫn được ưa chuộng hơn do dễ sử dụng, chụp ảnh đẹp, giá thành thấp và dễ chuẩn bị mẫu.
SEM hoạt động trên nguyên tắc dùng một chùm điện tử hẹp quét trên bề mặt mẫu, điện tử sẽ tương tác với bề mặt mẫu đo và phát ra bức xạ thứ cấp (điện tử thứ cấp, điện tử tán xạ ngược,…), gọi chung là các tín hiệu. Việc thu các tín hiệu này sẽ cho được hình ảnh vi cấu trúc tại bề mặt mẫu.
Độ phóng đại của SEM (khoảng từ vài ngàn đến vài trăm ngàn lần) không phụ thuộc vật kính, mà phụ thuộc kích thước chùm điện tử và khả năng quét của chùm điện tử (chùm điện tử càng hẹp, bước quét càng bé thì độ phóng đại càng lớn). SEM hoạt động không đòi hỏi môi trường chân không quá cao (do động năng điện tử ở SEM không lớn như TEM). Do quan sát vi cấu trúc bề mặt nên SEM có thể quan sát trực tiếp mà không cần phá hủy hay xử lý mẫu (điều này đặc biệt có ý nghĩa cao cho việc quan sát linh kiện, máy móc nhỏ hay mẫu sinh học…). Độ phân giải của ảnh phụ thuộc đường kính của chùm tia điện tử hội tụ chiếu lên mẫu. Với xung điện tử thông thường, độ phân giải là 5nm đối với kiểu ảnh điện tử thứ cấp. Độ phân giải của SEM không bằng TEM nhưng những lợi điểm trên khiến SEM được ưa chuộng hơn.
SEM hoạt động cần có môi trường chân không nhưng không cao như TEM và mẫu vật phải được dẫn điện hay phủ lớp dẫn điện (như carbon, bạc hay vàng). Do đó, trong cấu tạo của máy đo SEM có bộ phận xử lý mẫu để làm nhiễm điện các mẫu không dẫn điện [5,25].