Ett SEM-mikroskop är en typ av mikroskop som använder en elektronstråle i kombination med detektorer för att se mycket små ytor. Enheten kallas vanligtvis en SEM, eftersom bokstäverna är en akronym för mikroskopets korrekta namn – Scanning Electron Microscope. Denna typ av mikroskop är extremt kraftfull och har en genomsnittlig användbar upplösning mellan 7 nm och 3 nm, även om lägre upplösningar har uppnåtts.
SEM fungerar genom att tolka data från detektorer när en elektronstråle riktas mot ett prov. Elektronstrålen alstras av en glödtråd inuti SEM:s elektronkanon, för att sedan färdas ner i kolonnen mot provet. I kolumnen flyttas, kondenseras, blockeras och/eller ändras elektronernas väg av olika delar för att förbättra avbildningen. Kolonnen mynnar in i provkammaren, där elektronstrålen träffar provet. Elektroner som frigörs eller reflekteras av provet kommer då att träffa detektorer som finns i provkammaren. Resultaten av slagen används sedan för att skapa mycket förstorade bilder av provet.
Elektronerna som frigörs av ett prov i en SEM kan detekteras på många olika sätt; de tre vanligaste är dock genom backscatter-, sekundär- och röntgenbilder. Bakåtspridningselektroner (BSE) tenderar att tränga djupt in i ytan på ett prov, och bilder som produceras genom deras detektion kan lättare visa kontrast i material i ämnet. Sekundära elektroner används för att producera bilder av ett provs yta och kan resultera i fantastiska 3D-representationer. Röntgendetektorer kan berätta vilka element som utgör en specifik del av ett prov, och används ofta inom kriminalteknik. Andra detektionsmetoder finns också, och inkluderar katodoluminescens och skruvdetektering.
”S” i SEM står för Scanning, en aspekt som skiljer SEM från andra typer av elektronmikroskop. Istället för att använda en fast elektronstråle, använder SEM en stråle som rör sig över det önskade området i vad som kallas ett rastermönster (raster). Rastering ger många fördelar och är en av anledningarna till att bilder som produceras från den sekundära detektorn har nästan 3D-kvalitet.
SEM används inom många olika forskningsområden, men är förmodligen mest kända för de roller de spelar inom rättsmedicin. En metod för att testa för skottrester innebär att svabba baksidan av en misstänkts tumme, väv och avtryckarfinger; pinnen analyseras sedan med hjälp av backscatter-detektion, där områden av intresse undersöks med röntgendetektion för att fastställa vad de är gjorda av. Backscatter-detektering kan också användas för att undersöka ytsammansättningen av ett föremål, och anomala områden kan testas med hjälp av röntgendetektion för att hitta oönskade material som bly.