Skannausmikroskooppeja on useita, mukaan lukien skannaava elektronimikroskooppi, skannaava tunnelomikroskooppi ja atomivoimamikroskooppi. Tyypillisesti skannausmikroskoopit koostuvat koettimesta tai elektronisäteestä, joka skannaa näytteen pintaa. Skannausmikroskoopin ja näytteen välinen vuorovaikutus tuottaa mitattavia tietoja, kuten virran muutos, anturin taipuma tai sekundaaristen elektronien tuotanto. Näitä tietoja käytetään luomaan kuva näytteen pinnasta atomitasolla.
Pyyhkäisevä elektronimikroskooppi on yksi monista skannausmikroskoopeista, joita käytetään näytteen kuvaamiseen. Mikroskooppi havaitsee signaalit, jotka johtuvat sen elektronisäteen vuorovaikutuksesta näytteen pinnan atomien kanssa. Yleensä tuotetaan erilaisia signaaleja, mukaan lukien valo, röntgenkuvat ja elektronit.
Tällä mikroskoopilla voidaan mitata useita elektronityyppejä, mukaan lukien lähetetyt elektronit, taaksepäin sironneet elektronit ja toissijaiset elektronit. Tyypillisesti pyyhkäisyelektronimikroskoopeissa on ilmaisin sekundaarielektroneille, jotka ovat irronneita elektroneja, jotka on tuotettu ensisijaisesta säteilylähteestä, nimittäin elektronisäteestä. Toissijaiset elektronit antavat tietoa pinnan fyysisestä rakenteesta atomitasolla. Yleensä mikroskooppi kuvaa 1-5 nanometrin alueen.
Skannausmikroskoopit, jotka käyttävät anturia, kuten skannaava tunnelomikroskooppi, tuottavat korkeamman resoluution kuvia kuin skannaava elektronimikroskooppi. Skannaavassa tunnelimikroskoopissa on johtava kärki, joka on sijoitettu hyvin lähelle näytettä. Jänniteero johtavan kärjen ja näytteen välillä aiheuttaa elektronien tunneloitumisen näytteestä kärkeen.
Kun elektronit risteävät, muodostuu ja mitataan tunnelivirta. Kun johtavaa kärkeä liikutetaan, virta muuttuu, mikä heijastaa näytteen pinnan korkeus- tai tiheyseroja. Näiden tietojen perusteella rakennetaan atomipinnan kuva.
Atomivoimamikroskooppi on toinen skannausmikroskooppi, jossa on anturi. Se koostuu ulokkeesta ja terävästä kärjestä, joka on sijoitettu lähelle näytteen pintaa. Kun kärki lähestyy näytettä, kärjen ja näytteen väliset voimat aiheuttavat ulokkeen taipumisen. Tyypillisiä voimia ovat mekaaninen kosketusvoima, van der Waalsin voima ja sähköstaattinen voima.
Tyypillisesti ulokkeen taipuma mitataan laserilla, joka on keskittynyt ulokkeen yläpintaan. Taipuma paljastaa pinnan fyysisen muodon tietyssä kohdassa. Sekä näyte että anturi siirretään skannaamaan koko pinta. Kuva muodostetaan laserilla saaduista tiedoista.