Mikroskop probe pemindaian adalah salah satu dari beberapa mikroskop yang menghasilkan gambar permukaan tiga dimensi dengan detail yang sangat tinggi, termasuk skala atom. Tergantung pada teknik mikroskop yang digunakan, beberapa mikroskop ini juga dapat mengukur sifat fisik suatu material, termasuk arus listrik, konduktivitas, dan medan magnet. Mikroskop probe pemindaian pertama, yang disebut mikroskop terowongan pemindaian (STM), ditemukan pada awal 1980-an. Para penemu STM memenangkan hadiah Nobel dalam fisika beberapa tahun kemudian. Sejak saat itu, beberapa teknik lain, yang didasarkan pada prinsip dasar yang sama, telah ditemukan.
Semua teknik pemindaian mikroskop probe melibatkan pemindaian kecil ujung tajam dari permukaan material, karena data diperoleh secara digital dari pemindaian. Ujung probe pemindaian harus lebih kecil dari fitur pada permukaan yang dipindai, untuk menghasilkan gambar yang akurat. Tips ini harus diganti setiap beberapa hari. Mereka biasanya dipasang pada kantilever, dan dalam banyak teknik SPM, pergerakan kantilever diukur untuk menentukan ketinggian permukaan.
Dalam pemindaian mikroskop terowongan, arus listrik diterapkan antara ujung pemindaian dan permukaan yang dicitrakan. Arus ini dijaga konstan dengan menyesuaikan ketinggian ujung, sehingga menghasilkan gambar topografi permukaan. Alternatifnya, ketinggian ujung dapat dijaga konstan sementara arus yang berubah diukur untuk menentukan ketinggian permukaan. Karena metode ini menggunakan arus listrik, maka metode ini hanya berlaku untuk bahan yang bersifat konduktor atau semi-konduktor.
Beberapa jenis mikroskop probe pemindaian termasuk dalam kategori mikroskop kekuatan atom (AFM). Tidak seperti pemindaian mikroskop terowongan, AFM dapat digunakan pada semua jenis bahan, terlepas dari konduktivitasnya. Semua jenis AFM menggunakan beberapa pengukuran tidak langsung dari gaya antara ujung pemindaian dan permukaan untuk menghasilkan gambar. Hal ini biasanya dicapai melalui pengukuran defleksi kantilever. Berbagai jenis mikroskop gaya atom termasuk AFM kontak, AFM non-kontak, dan AFM kontak intermiten. Beberapa pertimbangan menentukan jenis mikroskop gaya atom yang terbaik untuk aplikasi tertentu, termasuk sensitivitas bahan dan ukuran sampel yang akan dipindai.
Ada beberapa variasi pada tipe dasar mikroskop gaya atom. Lateral force microscopy (LFM) mengukur gaya puntir pada ujung pemindaian, yang berguna untuk memetakan gesekan permukaan. Pemindaian mikroskop kapasitansi digunakan untuk mengukur kapasitansi sampel sekaligus menghasilkan gambar topografi AFM. Mikroskop gaya atom konduktif (C-AFM) menggunakan ujung konduktif seperti halnya STM, sehingga menghasilkan gambar topografi AFM dan peta arus listrik. Force modulation microscopy (FMM) digunakan untuk mengukur sifat elastis material.
Teknik mikroskop probe pemindaian lainnya juga ada untuk mengukur sifat selain permukaan tiga dimensi. Mikroskop gaya elektrostatik (EFM) digunakan untuk mengukur muatan listrik pada suatu permukaan. Ini kadang-kadang digunakan untuk menguji chip mikroprosesor. Scanning thermal microscopy (SThM) mengumpulkan data tentang konduktivitas termal serta pemetaan topografi permukaan. Mikroskop gaya magnet (MFM) mengukur medan magnet di permukaan bersama dengan topografi.