半导体电子显微镜不是像电子计算机的那种电气化，而是用电子打在样品上，用电子束成像。这主要是因为电子的波长小，是可以观测到更小尺寸的东西，否则会因为波的衍射和干涉无法分辨。用于半导体生产线的过程控制，为当时的半导体器件微细化做出了贡献。
电子透镜用来聚焦电子，是电子显微镜镜筒中zui重要的部件。一般使用的是磁透镜，有时也有使用静电透镜的。它用一个对称于镜筒轴线的空间电场或磁场使电子轨迹向轴线弯曲形成聚焦，其作用与光学显微镜中的光学透镜（凸透镜）使光束聚焦的作用是一样的，所以称为电子透镜。
半导体电子显微镜的电子束不穿过样品，仅以电子束尽量聚焦在样本的一小块地方，然后一行一行地扫描样本。入射的电子导致样本表面被激发出次级电子。电子显微镜的制造是依据电子与物质的相互作用。当一束高能的入射电子轰击物质表面时，被激发的区域将产生二次电子、俄歇电子、特征x射线和连续谱X射线、背散射电子、透射电子，以及在可见、紫外、红外光区域产生的电磁辐射。
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