Ett skanningssondmikroskop är något av flera mikroskop som producerar tredimensionella ytbilder i mycket hög detalj, inklusive atomskala. Beroende på vilken mikroskopiteknik som används kan vissa av dessa mikroskop också mäta fysiska egenskaper hos ett material, inklusive elektrisk ström, konduktivitet och magnetfält. Det första scanning-sondmikroskopet, kallat ett scanning tunnel microscope (STM), uppfanns i början av 1980-talet. Uppfinnarna av STM vann Nobelpriset i fysik några år senare. Sedan dess har flera andra tekniker, grundade på samma grundläggande principer, uppfunnits.
Alla tekniker för scanning-sondmikroskopi involverar en liten, skarp skanning av materialets yta, eftersom data erhålls digitalt från skanningen. Spetsen på skanningsproben måste vara mindre än särdragen på ytan som ska skannas för att ge en korrekt bild. Dessa spetsar måste bytas ut med några dagars mellanrum. De är vanligtvis monterade på konsoler, och i många SPM-tekniker mäts rörelsen av konsolen för att bestämma höjden på ytan.
Vid skanningstunnelmikroskopi appliceras en elektrisk ström mellan skanningsspetsen och ytan som avbildas. Denna ström hålls konstant genom att justera höjden på spetsen, vilket genererar en topografisk bild av ytan. Alternativt kan spetsens höjd hållas konstant medan den förändrade strömmen mäts för att bestämma höjden på ytan. Eftersom denna metod använder elektrisk ström, är den endast tillämpbar på material som är ledare eller halvledare.
Flera typer av scanning probe mikroskop faller under kategorin atomic force microscopy (AFM). Till skillnad från skanningstunnelmikroskopi kan AFM användas på alla typer av material, oavsett deras ledningsförmåga. Alla typer av AFM använder någon indirekt mätning av kraften mellan skanningsspetsen och ytan för att producera bilden. Detta uppnås vanligtvis genom en mätning av fribärande avböjning. De olika typerna av atomkraftmikroskop inkluderar kontakt AFM, icke-kontakt AFM och intermittent kontakt AFM. Flera överväganden avgör vilken typ av atomkraftsmikroskopi som är bäst för en viss tillämpning, inklusive känsligheten hos materialet och storleken på provet som ska skannas.
Det finns några variationer på de grundläggande typerna av atomkraftsmikroskopi. Lateral kraftmikroskopi (LFM) mäter vridkraften på skanningsspetsen, vilket är användbart för att kartlägga ytfriktion. Skanningskapacitansmikroskopi används för att mäta provets kapacitans samtidigt som den producerar en AFM-topografisk bild. Konduktiva atomkraftsmikroskop (C-AFM) använder en ledande spets ungefär som STM gör, vilket producerar en AFM topografisk bild och en karta över den elektriska strömmen. Force moduleringsmikroskopi (FMM) används för att mäta ett materials elastiska egenskaper.
Andra avsökningssondmikroskoptekniker finns också för att mäta andra egenskaper än den tredimensionella ytan. Elektrostatiska kraftmikroskop (EFM) används för att mäta den elektriska laddningen på en yta. Dessa används ibland för att testa mikroprocessorchips. Skannande termisk mikroskopi (SThM) samlar in data om värmeledningsförmåga samt kartlägger ytans topografi. Magnetiska kraftmikroskop (MFM) mäter magnetfältet på ytan tillsammans med topografin.