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。
扫描电镜可以研究岩土组成，构造和坚固性。可用来观测宇宙尘，陨石及月岩等的形态特征，构造，以便对推断其成因和认识宁宙提供了有效资料；可以对古微生物化石形态，排列方式进行研究，对测定地质年代及地层形成古地理环境等提供数据。
扫描电镜结合能谱可以对出土的文物进行无损的显微结构分析和化学成分鉴定。它可对金币、银币和铜币表面进行分析，确定其金、银和铜纯度及含量，为分析当时的铸造工艺提供证据；可分析古字画、窑胎釉所用颜料的种类和配比。为进一步判断其来源和破解制备工艺提供参考；可分析织物，判定织物材质，织法工艺，为织物的保护和修复提供有力帮助
扫描电镜可用于观察生物活性钛材料和生物陶瓷材料以及这些材料经过特殊处理后的表面形貌以及羟基磷灰石或细胞在这些材料表面的生长情况。
此外，扫描电镜还能用于观察水凝胶的孔洞结构，胶原的纤维结构，人工骨的孔分布情况以及磁性生物显影材料的尺度及包覆情况等，为改善合成工艺，制备性能的生物材料提供了依据。如图6所示，显示的是钛片经不同方法处理后在表面生长羟基磷灰石的情况。
扫描电镜的焦深比透射电子显微镜大10倍，比光学显微镜大数百倍。由于图像景深大，因此扫描得出的电子像富有立体感，具有三维形态。相较于其他显微镜，能够提供更多的信息。
在材料领域中，扫描电镜技术发挥着极其重要的作用，被广泛应用于各种材料的形态结构、界面状况、损伤机制及材料性能预测等方面的研究。利用扫描电镜可以直接研究晶体缺陷及其产生过程，可以观察金属材料内部原子的集结方式和它们的真实边界，也可以观察在不同条件下边界移动的方式，还可以检查晶体在表面机械加工中引起的损伤和辐射损伤等。
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