1、电子束与样品的相互作用：SEM的核心是高能电子束，它被聚焦到样品表面。当电子束与样品相互作用时，会产生多种信号，包括但不限于二次电子（SE）、背散射电子（BSE）、特征X射线、俄歇电子等。

2、二次电子（SE）检测：

原理：SE是从样品表面几纳米深度内产生的电子，对表面形貌非常敏感，能提供高分辨率的表面图像。

探测器：通常使用半导体材料制成的SE探测器，如硅针尖，来捕捉这些低能量电子。

3、背散射电子（BSE）检测：

原理：BSE来自样品较深的区域，由入射电子与原子核的弹性散射产生，其产额与原子序数相关，因此可用于元素的定性和定量分析以及成分差异的成像。

探测器：常用的BSE探测器是固态探测器，含有p-n结，通过吸收背散射电子并产生电子空穴对来工作，电流大小与接收的电子数量成正比。

4、特征X射线（EDX）检测：

原理：当入射电子激发样品原子内部电子跃迁时，释放出特征X射线，每种元素的X射线能量是特定的，可用于元素的定性与定量分析。

探测器：使用能量分散谱仪（EDX）来收集和分析这些X射线，EDX能谱可以显示样品中元素的种类和分布。

5、信号收集与显示系统：

收集到的信号（如SE和BSE）被放大，并转换成电信号，这些信号进一步处理后用于调制显像管或现代数字显示器的亮度，生成图像。

对于X射线信号，EDX系统会分析每个光子的能量，生成元素的能谱图，与图像结合使用，提供化学成分信息。

6、真空系统：

为了减少空气分子对电子束的散射，SEM内部需要维持高真空环境，确保信号的高效传输和减少干扰。

7、样品制备：

样品必须适合SEM的观察条件，包括干燥、具有一定的机械强度、导电性或经过镀膜处理，以减少充电效应和提高图像质量。

通过这些机制，扫描电镜能够提供样品的表面形貌、成分分布、晶相结构等多方面的信息，是材料科学、生物学、地质学等领域重要的分析工具。