Phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) được dùng để đánh giá hình thái học, kích thước hạt trên bề mặt của đối tượng nghiên cứu nhờ độ phóng đại đến hàng chục nghìn lần. Kỹ thuật hiển vi điện tử quét cho phép quan sát và đánh giá các đặc trưng của các vật liệu vô cơ cũng như hữu cơ trong khoảng kích thước từ nm tới µm. Tính thông dụng của SEM bắt nguồn từ khả năng thu nhận các ảnh ba chiều từ các bề mặt của các loại vật liệu khác nhau. Trong phương pháp này, vùng khảo sát và phân tích được chiếu xạ bởi chùm điện tử có kích thước nhỏ. Các tín hiệu thu được từ các vùng phát xạ riêng (có thể tích khác nhau) trong mẫu và được dùng để đánh giá nhiều đặc trưng của mẫu (hình thái học bề mặt, tinh thể học, thành phần...).
Hai loại tín hiệu điện tử được quan tâm nhiều nhất để tạo ảnh SEM là các điện tử thứ cấp (Secondary electron) và các điện tử tán xạ ngược (Backscattered electrons).
Các điện tử thứ cấp là những điện tử thoát từ bề mặt mẫu có năng lượng thấp (thường < 50 eV). Hiệu suất phát xạ điện tử thứ cấp lớn vì một điện tử tới có thể phát ra nhiều điện tử thứ cấp. Khi điện tử có năng lượng lớn tới mẫu, chúng sẽ lần lượt tương tác với các nguyên tử trong mẫu. Nếu các điện tử trong nguyên tử của mẫu nhận được năng lượng lớn hơn công thoát chúng sẽ phá vỡ liên kết và thoát ra ngoài. Số lượng điện tử thứ cấp phát ra từ mẫu phụ thuộc vào nguyên tử số Z của các nguyên tố trong mẫu, năng lượng của điện tử tới, công thoát các điện tử trong nguyên tử và hình dạng bề mặt của mẫu.
Các điện tử tán xạ ngược là những điện tử thu nhận được khi chùm điện tử đâm sâu vào mẫu trước khi quay trở lại bề mặt mẫu và tán xạ ngược.
Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường Hitachi S-4800 hiện có tại Viện khoa học Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam (hình 2.3) là loại kính sử dụng súng điện tử phát xạ cathode trường lạnh và hệ thấu kính điện từ tiên tiến có khả năng tách riêng các tín hiệu SE đơn thuần hoặc trộn các hiệu địên tử thứ cấp và điện tử tán xạ ngược với độ phân giải cao. Các đặc trưng hình thái, kích thước hạt của các mẫu trong luận văn đều được đo trên thiết bị này.