日本電子電鏡是一個復雜的系統，濃縮了電子光學技術、真空技術、精細機械結構以及現代計算機控制技術。成像是采用二次電子或背散射電子等工作方式，隨著掃描電鏡的發展和應用的拓展，相繼發展了宏觀斷口學和顯微斷口學。是在加速高壓作用下將電子槍發射的電子經過多級電磁透鏡匯集成細小(直徑一般為1~5nm)的電子束(相應束流為101-1012A)。在末級透鏡上方掃描線圈的作用下，使電子束在試樣表面做光柵掃描(行掃+幀掃)。
入射電子與試樣相互作用會產生二次電子、背散射電子、X射線等各種信息。這些信息的二維強度分布隨著試樣表面的特征而變(這些特征有表面形貌、成分、晶體取向、電磁特性等等)，將各種探測器收集到的信息按順序、成比率地轉換成視頻信號，再傳送到同步掃描的顯像管并調制其亮度，就可以得到一個反應試樣表面狀況的掃描圖像[1]。如果將探測器接收到的信號進行數字化處理即轉變成數字信號，就可以由計算機做進一步的處理和存儲。主要是針對具有高低差較大、粗糙不平的厚塊試樣進行觀察，因而在設計上突出了景深效果，一般用來分析斷口以及未經人工處理的自然表面。
日本電子電鏡特點：
(1)樣品可以在樣品室中作三維空間的平移和旋轉，因此可以從各種角度對樣品進行觀察。
(2)景深大，圖像富有立體感，可直接觀察各種試樣凹凸不平表面的細微結構。掃描電鏡的景深較光學顯微鏡大幾百倍，比透射電鏡大幾十倍。
(3)圖像的放大范圍廣，分辨率也比較高。可放大十幾倍到幾十萬倍，它基本上包括了從放大鏡、光學顯微鏡直到透射電鏡的放大范圍。分辨率介于光學顯微鏡與透射電鏡之間，可達3nm。
(4)電子束對樣品的損傷與污染程度較小。
(5)能夠進行動態觀察(如動態拉伸、壓縮、彎曲、升降溫等)。
(6)在觀察形貌的同時，還可利用從樣品發出的其他信號做微區成分及晶體學分析。
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