หลักการและโครงสร้างของกล้องจุลทรรศน์โพรบสแกน
หลักการทำงานพื้นฐานของกล้องจุลทรรศน์แบบสแกนโพรบคือการใช้ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโพรบกับอะตอมและโมเลกุลของพื้นผิวตัวอย่าง นั่นคือเมื่อโพรบและพื้นผิวตัวอย่างใกล้กับระดับนาโนเมตร เมื่อการก่อตัวของสนามกายภาพที่มีปฏิสัมพันธ์หลากหลาย ผ่านการตรวจจับปริมาณทางกายภาพที่สอดคล้องกันและรับภูมิประเทศของพื้นผิวตัวอย่าง กล้องจุลทรรศน์โพรบสแกนประกอบด้วย 5 ส่วน ได้แก่ โพรบ สแกนเนอร์ ดิสเพลสเมนต์เซนเซอร์ ตัวควบคุม ระบบตรวจจับ และระบบภาพ
ตัวควบคุมผ่านเครื่องสแกนในแนวตั้งจากทิศทางการเคลื่อนที่ของตัวอย่าง เพื่อรักษาระยะห่างระหว่างโพรบและตัวอย่าง (หรือปริมาณทางกายภาพของการโต้ตอบ) ให้คงที่ในค่าคงที่ ในเวลาเดียวกันในระนาบแนวนอน xy เพื่อย้ายตัวอย่าง เพื่อให้โพรบตามเส้นทางการสแกนเพื่อสแกนพื้นผิวตัวอย่าง กล้องจุลทรรศน์แบบโพรบสแกน ในกรณีที่รักษาระยะห่างระหว่างโพรบกับตัวอย่างให้คงที่ ระบบตรวจจับจะตรวจจับสัญญาณปฏิสัมพันธ์ระหว่างโพรบและตัวอย่าง ในกรณีของการรักษาปริมาณทางกายภาพของอันตรกิริยาให้คงที่ ระยะห่างระหว่างโพรบกับตัวอย่างจะถูกตรวจจับโดยดิสเพลสเมนต์เซนเซอร์ในทิศทางแนวตั้ง ระบบภาพจะขึ้นอยู่กับสัญญาณการตรวจจับ (หรือระยะห่างระหว่างโพรบกับตัวอย่าง) บนพื้นผิวของตัวอย่างสำหรับการสร้างภาพและการประมวลผลภาพอื่นๆ
กล้องจุลทรรศน์ชนิดโพรบแบบสแกนจะแบ่งออกเป็นตระกูลต่างๆ ของกล้องจุลทรรศน์ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับขอบเขตทางกายภาพของการโต้ตอบระหว่างโพรบกับตัวอย่าง กล้องจุลทรรศน์แบบโพรบสแกนที่ใช้กันทั่วไปสองประเภทคือ กล้องจุลทรรศน์แบบอุโมงค์สแกน (STM) และกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (AFM) กล้องจุลทรรศน์แบบสแกนอุโมงค์ใช้เพื่อตรวจสอบโครงสร้างพื้นผิวของตัวอย่างโดยการตรวจจับขนาดของกระแสไฟในอุโมงค์ระหว่างโพรบและตัวอย่างที่ทดสอบ AFM ตรวจจับพื้นผิวของตัวอย่างโดยการตรวจจับการเสียรูปของไมโครคานยื่นซึ่งเกิดจากแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างปลายของโพรบกับตัวอย่าง (ไม่ว่าจะน่าดึงดูดหรือน่ารังเกียจ) ผ่านการใช้โฟโตอิเล็กทริกดิสเพลสเมนต์เซนเซอร์
