En microscopie électronique à balayage, l’image de l’objet observé n’est pas obtenue directement, elle est construite progressivement à partir de la désexcitation de la surface. Le microscope produit un faisceau d’électrons focalisé sur une très petite dimension, de l’ordre du nm, l’interaction avec la surface est quasiment ponctuelle. L’énergie apportée par ces électrons est en partie transférée localement aux atomes et électrons constituant la surface. Ce sont les différents signaux émis lors de leur désexcitation que l’on utilise pour construire l’image. Pour cela, on déplace le faisceau d’électrons en différent points de la surface, en répétant la mesure, d’où l’appellation de microscope à balayage.
En faisant varier la distance entre chaque point, on joue sur le facteur de grandissement. Et selon la nature du signal que l’on détecte (électrons secondaires, électrons rétrodiffusés, rayonnement X), on obtient des informations complémentaires sur la surface observée. Ces signaux sont obtenus grâce à plusieurs détecteurs placés en vis-à-vis de la surface dans la chambre du microscope. Il suffit de faire correspondre une échelle de gris à la variation d’amplitude des signaux mesurer en chaque point, pour obtenir une image.