Ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM) παράγει εικόνες ενός δείγματος σαρώνοντας την επιφάνεια με μια εστιασμένη δέσμη ηλεκτρονίων. Τα σήματα που προέρχονται από αλληλεπιδράσεις ηλεκτρονίου-δείγματος αποκαλύπτουν πληροφορίες για το δείγμα, συμπεριλαμβανομένης της μορφολογίας, της χημικής σύνθεσης και της κρυσταλλικής δομής και του προσανατολισμού των υλικών που αποτελούν το δείγμα.
Τα SEM μπορούν να επιτύχουν αναλύσεις έως και 1 νανόμετρο.
Μπορεί να συνδυαστεί με μια μεγάλη ποικιλία ανιχνευτών που παρέχουν διαφορετικές πληροφορίες για τα δείγματα:
1) Μορφολογία, υφή και διάκριση φάσεων με SED και BSD.
2) Στοιχειακή χαρτογράφηση ή χημικές αναλύσεις κηλίδων με χρήση EDS.
3) Συνθετικοί χάρτες βασισμένοι σε διαφορές στους «ενεργοποιητές» ιχνοστοιχείων (συνήθως στοιχεία μετάλλων μεταπτώσεως και σπάνιων γαιών) με χρήση CL.
4) Κρυσταλλογραφικές πληροφορίες με χρήση EBSD