掃描電鏡由電子光學系統、掃描系統、信號收集放大系統、圖像顯示和記錄系統、真空系統和電源系統六大部分組成。

(1)電子光學系統:由電子槍、電磁透鏡、光闌和樣品室等部件組成，目的是獲得高亮度和小克斑直徑的激發電子束。

①電子槍:其作用是利用陰極與陽極燈絲間的高壓產生高能量的電子束。目前大多數sem掃描電鏡采用熱陰極電子槍，而高等級掃描電鏡采用六硼化鑭或場發射電子槍。普通熱陰極或六硼化鑭陰極電子槍都屬于熱發射電子槍，場發射電子槍屬于冷發射電子槍。配備場發射電子槍可以使樣品表面的電子束直徑小于 3nm，所以場發射電子槍是高分辨sem掃描電鏡的理想電子源。

②電磁透鏡:其作用主要是把電子槍的束斑逐漸縮小，使原來直徑約為 50um的束斑縮小成一個只有數納米的細小束斑。掃描電鏡一般有三個聚光鏡，前兩個透鏡是強透鏡，用來縮小電子束光斑尺寸，第三個聚光鏡是弱透鏡，具有較長的焦距，在該透鏡下方放置樣品可避免磁場對二次電子軌跡的干擾。

③光闌:有兩種作用:一個作用是過濾遠軸電子，減小能量色差，提高光源的質量;另外一個作用是改變孔徑角，影響景深。

④樣品室:其主要部件是樣品臺。它除能進行三維空間的移動，還能傾斜和轉動。

(2)掃描系統:其作用是提供入射電子束在樣品表面上以及陰極射線管內電子束在熒光屏上的同步掃描信號。改變入射電子束在樣品表面掃描振幅，以獲得所需放大倍率的掃描像。

(3)信號收集放大系統:其作用是收集樣品在入射電子作用下產生的物理信號，然后經處理放大作為顯像系統的調制信號。不同的物理信號需要不同類型的收集系統，大致可分為三類:電子檢測器，陰極熒光檢測器和X射線檢測器。在sem掃描電鏡中普遍使用的是電子檢測器，它由閃爍體，光導管和光申倍增器所組成，可以用來檢測二次電子、背散射電子和透射電子等信號。

(4)圖像顯示和記錄系統:其作用是將信號收集放大系統輸出的反映樣品表面狀態的調制信號，轉換成屏幕上可觀察的圖像，并在磁盤等記錄系統中保存。

(5)真空系統和電源系統:真空系統的作用是為保證電子光學系統正常工作防止樣品污染，提高燈絲壽命，一般情況下要求保持 10-4~10-5mmHg(1mmHg=133.322Pa)的真空度。電源系統由穩壓、穩流及相應的安全保護電路所組成，其作用是提供掃描電鏡各部分所需的電源。