掃描電子顯微鏡的制造是依據電子與物質的相互作用。當一束高能的人射電子轟擊物質表面時，被激發的區域將產生二次電子、俄歇電子 、特征x射線和連續譜X射線、背散射電子、透射電子，以及在可見、紫外、紅外光區域產生的電磁輻射。同時，也可產生電子-空穴對、晶格振 動 (聲子)、電子振蕩 (等離子體)。原則上講，利用電子和物質的相互作用，可以獲取被測樣品本身的各種物理、化學性質的信息，如形貌、 組成、晶體結構、電子結構和內部電場或磁場等等。
電子源發射的電子束經過電磁透鏡的電子光學通路聚焦，電子源的直徑被縮小到納米尺度的電子束斑，與顯示器掃描同步的電子光學鏡筒中的 掃描線圈控制電子束，在樣品表面一定微小區域內，逐點逐行掃描。電子束與樣品相互作用，從樣品中發射的具有成像反差的信號，由一個適 當的圖像探測器逐點收集，并將信號經過前置放大器和視頻放大器,用調制解調電路調制顯示器上相對應顯示像素的亮度，形成我們人類觀察習 慣的，反映樣品二維形貌的圖像或者其他可以理解的反差機制圖像。由于圖像顯示器的像素尺寸遠遠大于電子束斑尺寸，(0.1mm/1nm=100,000 倍)而且顯示器的像素尺寸小于等于人類肉眼通常的分辨率，這樣顯示器上的圖像相當于把樣品上相應的微小區域進行了放大。通過調節掃描線 圈偏轉磁場，可以控制電子束在樣品表面掃描區域的大小，理論上掃描區域可以無限小，但可以顯示的圖像有效放大倍數的限度是掃描電鏡分 辨率的限度。
模擬圖像掃描系統：樣品上每個像素模擬信號直接調制陰極射線管對應顯示像素的亮度，由于生成一幅高質量圖像一般需要數秒或者數十 秒/幀，所以模擬電鏡使用慢余輝顯像管終端顯示一幅活圖像，為了便于在顯像管上觀察圖像，需要暗室，操作者可按照一定規程調整儀器參數 ，如圖像聚焦，移動樣品臺搜索感興趣區域，調節放大倍數，亮度對比度，消象散等從而獲得的圖像質量。模擬圖像輸出采用高分辨照相 管，用單反相機直接逐點記錄在膠片上，然后沖洗相片。自1985年以來，模擬圖像電鏡已經被數字電鏡取代。
數字圖像掃描系統：樣品上每個像素發出的成像信號，被圖像探測器探測器后，經過前置放大器，和視頻放大器放大，直接進行信號數字 化，然后存儲在圖像采集卡的幀存器，形成數字圖像數據，圖像數據可被電鏡操作軟件讀取，操作者在圖形交互界面(GUI)上對圖像進行調整控 制，并把調整好的數字圖像存儲在計算機中硬盤中。
模擬控制是控制信號不經過計算機軟件,直接由操作臺按鍵旋鈕等對執行機構進行控制,屬于人工手動控制,控制精度由操作者觀察儀表盤的 變化決定.例如高壓電源,掃描線圈,探測器電源,電子槍控制，磁透鏡控制,樣品臺的運動控制等等。
數字控制是所有控制指令輸入到交互控制軟件,然后由計算機對執行機構發出精確的數字指令.絕大部掃描電鏡參數可實現了軟件自動調整 ，如自動聚焦，亮度對比度，自動消象散，自動電子槍發射飽和，自動電子槍對中，自動物鏡光闌合軸等。如果掃描電鏡所檢測的是同一類形 狀和材質的樣品，那么程序自動控制可以實現不需要操作人員的任何干預，從而獲得圖像質量，這在半導體芯片制造流水線早已普遍使用 。由于實驗室掃描電鏡所面臨的樣品形狀材質種類較多，從成像機理上差別很大，程序控制往往不盡如人意，獲得好的圖像質量，往往需要操 作者對電鏡參數進行調整干預，調整后的電鏡工作參數，可以保存成可執行控制文件，隨時供今后分析同一類型樣品時調用。
隨著電子技術和計算機技術的發展，不僅實現了數字化圖像，而且電鏡所有的功能都已經實現了數字化控制。現代掃描電鏡電器控制系統 高度集成化，掃描電鏡結構越來越緊湊，自動化功能越來越高，極大改善了人機操作環境。
