Ada beberapa jenis mikroskop pemindaian termasuk mikroskop elektron pemindaian, mikroskop tunneling pemindaian, dan mikroskop gaya atom. Biasanya, mikroskop pemindaian terdiri dari probe atau berkas elektron yang memindai permukaan sampel. Interaksi antara mikroskop pemindai dan sampel menghasilkan data terukur, seperti perubahan arus, defleksi probe, atau produksi elektron sekunder. Data ini digunakan untuk membuat gambar permukaan sampel pada tingkat atom.
Mikroskop elektron pemindaian adalah salah satu dari beberapa jenis mikroskop pemindaian yang digunakan untuk mencitrakan sampel. Mikroskop mendeteksi sinyal yang dihasilkan dari interaksi berkas elektronnya dengan atom pada permukaan sampel. Beberapa jenis sinyal biasanya dihasilkan termasuk cahaya, sinar-x, dan elektron.
Ada beberapa jenis elektron yang dapat diukur dengan mikroskop ini antara lain elektron yang ditransmisikan, elektron hamburan balik, dan elektron sekunder. Biasanya, mikroskop elektron pemindaian memiliki detektor untuk elektron sekunder, yaitu elektron yang terlepas yang dihasilkan dari sumber utama radiasi, yaitu berkas elektron. Elektron sekunder memberikan informasi tentang struktur fisik permukaan pada tingkat atom. Umumnya, gambar mikroskop area 1-5 nanometer.
Mikroskop pemindaian yang menggunakan probe, seperti mikroskop tunneling pemindaian, menghasilkan gambar dengan resolusi lebih tinggi daripada mikroskop elektron pemindaian. Mikroskop tunneling pemindaian memiliki ujung konduktor yang ditempatkan sangat dekat dengan sampel. Perbedaan tegangan antara ujung konduktor dan sampel menyebabkan elektron mengalir dari sampel ke ujung.
Saat elektron menyeberang, arus tunneling terbentuk dan diukur. Saat ujung konduktor dipindahkan, arus berubah, mencerminkan perbedaan ketinggian atau kepadatan pada permukaan sampel. Dengan data ini, gambar permukaan pada tingkat atom dibangun.
Mikroskop kekuatan atom adalah mikroskop pemindaian lain yang memiliki fitur probe. Ini terdiri dari kantilever dan ujung tajam yang ditempatkan di dekat permukaan sampel. Saat ujung mendekati sampel, gaya antara ujung dan sampel menyebabkan kantilever membelok. Biasanya gaya termasuk gaya kontak mekanis, gaya van der Waals, dan gaya elektrostatik.
Biasanya, defleksi kantilever diukur menggunakan laser yang difokuskan pada permukaan atas kantilever. Lendutan mengungkapkan bentuk fisik permukaan pada titik tertentu. Sampel dan probe dipindahkan untuk memindai seluruh permukaan. Sebuah gambar dibangun dari data yang diperoleh oleh laser.