Điện thế gia tốc trong hệ SEM thường nằm trong phạm vi 5 kV và 30 kV. Nhìn chung, việc tăng điện thế gia tốc sẽ làm giảm cầu sai của thấu kính từ và vì thế tăng được khả năng phân giải. Nhưng sự thay đổi của điện thế gia tốc cũng sẽ gây ảnh hưởng tới tương tác giữa điện tử - mẫu (hình 2.14). Khi tăng điện thế gia tốc, thể tích khối tương tác giữa điện tử - mẫu sẽ tăng lên do chùm điện tử tới có năng lượng cao hơn. Sự ảnh hưởng này rất quan trọng đối với các mẫu có số nguyên tử nhỏ như các mẫu sinh học.
Hình 2.13. Mô phỏng Monte Carlo về sự phụ thuộc của kích thước thể tích tương tác vào số nguyên tử của mẫu và điện thế gia tốc. (a) Thể tích tương tác trong mẫu có số nguyên tử thấp sẽ lớn hơn rất nhiều so với thể tích tương tác trong mẫu có số nguyên tử cao. (b) Thể tích tương tác sẽ tăng lên khi tăng điện thế gia tốc, do chùm điện tử tới có năng lượng cao hơn.
Điện thế gia tốc có ảnh hưởng khác nhau lên các mẫu có số nguyên tử khác nhau. Mẫu có số nguyên tử thấp sẽ có thể tích tương tác lớn hơn rất nhiều so với mẫu có số nguyên tử cao. Khả năng phân giải phụ thuộc vào diện tích mà từ đó các điện tử thứ cấp phát ra. Thông thường diện tích này được xác định bởi kích thước điểm hội tụ. Việc tăng điện thế gia tốc làm cho các điện tử tán xạ ngược thoát ra từ diện tích rộng hơn trên mẫu, trên đường chúng thoát ra, các điện tử tán xạ ngược này tương tác với các nguyên tử trong mẫu ra sinh ra các điện tử thứ cấp SEII tại những nơi xa hơn vị trí điểm hội tụ ban đầu, do vậy làm giảm khả năng phân giải của hệ. Hơn nữa, các điện tử không mong đợi này đóng góp vào việc tạo ảnh điện tử nhưng không phản ánh bề mặt mẫu, vì thế làm giảm tính trung thực của ảnh.
Trong trường hợp mẫu có số nguyên tử cao, ảnh hưởng của điện thế gia tốc sẽ ít hơn. Khi tăng điện thế gia tốc có thể giảm được cầu sai của thấu kính mà không làm tăng thể tích tương tác, vì thế cải thiện được độ phân giải của hệ. Hơn nữa, điện thế gia tốc cao, số điện tử thứ cấp thu được từ tất cả các phần của mẫu sẽ nhiều hơn nhờ có độ xuyên sâu của chùm điện tử lớn hơn. Điều này sẽ
làm giảm ảnh hưởng của hiệu ứng biên vì thế giảm bớt được ảnh hưởng lên độ tương phản của ảnh.
Ở điện thế gia tốc cao tỷ số S/N của hệ trở nên xấu hơn do nhiễu nền cũng là một phần của tín hiệu phát ra từ mẫu, nhiễu nền này sẽ tăng lên theo điện thế.