CD-SEM（Cathodoluminescence Scanning Electron Microscope）的原理主要基於電子束掃描樣品表面，並收集與之相互作用產生的電子信號，如反射電子和次級電子。這些信號被放大和處理，最終轉換成可以在顯像設備上觀察的圖像。在CD-SEM中，低能量的電子束在樣品表面進行精確掃描，與樣品表面的原子相互作用，導致樣品發射出二次電子和反射電子。這些電子被檢測器收集，並轉化為輪廓變化的信號，形成樣品表面形貌的二維圖像。通過分析這些圖像，可以測量特定微結構的尺寸，如線寬、孔徑等。
具體來說，CD-SEM的測量原理包括以下幾點：
使用SEM圖像的灰度（對比度）信號。
游標（位置指示器）指定SEM圖像上的測量位置。
獲取指定測量位置的線輪廓，這是一個信號，指示所測特徵的地形輪廓變化。
通過計算測量區域中的像素數，自動計算尺寸，如線寬。
例如，如果線橫截面為梯形，則頂部和底部的寬度將不同。在這種情況下，可以通過指定測量位置來獲取線寬。此外，還可以指定所需的高度位置。
CD-SEM在材料科學、物理、化學等研究領域中具有重要套用，因為它能夠提供關於材料內部結構和形態的詳細信息。