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扫描电镜可以分析金属材料表面磨损，腐蚀和形变（例如多晶位错与滑移）情况； 观察金属材料的断口形貌，揭示其断裂机理（解理断裂，准解理断裂，韧窝断裂，沿晶断裂，疲劳断裂）； 钢铁产品质量与缺陷分析（例如气泡、显微裂纹、显微缩孔等）
扫描电镜在生物医学领域有广泛的应用，主要应用于细胞或组织样本表面超微结构的观察分析，例如细胞表面结构，气管，肠道，皮肤、纳米药物、生物医学材料、细菌、真菌等。
扫描电镜能分析矿物表面形貌，组织和组成。通过扫描电镜（SEM）观测矿物微区变化能为矿物成岩环境与历史演化分析提供证据；能观测粘士矿物形态，分布，性质与共生组合等特征，为粘土矿物成因与地球化学背景分析奠定基础；能分析储集岩矿物组成，结构构造，孔隙类型与成因等特征，并为储层优劣评价提供参考。
扫描电镜可用于观察生物的精细结构及复杂的立体表面形态。它可对藻类、花粉表面沟纹的精细结构，癌细胞的表面变化，细胞、细菌在生命周期中的表面变化进行观察。此外，扫描电镜与现代冷冻技术的结合（通过样品冷冻断裂暴露不同层面，如膜之间，细胞之间和细胞器之间的结构）可以获得生物样品完整的剖面，对研究一些生物样品的内部结构提供了支持
通过表面处理（例如沉积出不同组成，形态及厚度的膜层以及光刻蚀表面等等）可以有效地提高材料硬度和光学物理性能。通过扫描电镜可以对镀膜表面形貌，断口膜层形貌进行观察，并对膜厚进行测量；可以观察到光刻蚀之后试样表面形貌变化情况等等。
扫描电镜主要用于：观察纳米材料，材料断口的分析，直接观察原始表面，观察厚试样，观察各个区域的细节，大视场低放大倍数观察，从高到低倍的连续观察，观察生物试样，进行动态观察，从形貌获得资料等等。
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