ميکروسکوپ نيروی اتمی  AFM :
اين نوع ميکروسکوپ نيروی اتمی شباهت زيادی به کابل‌‌‌‌‌‌‌‌‌های اقيانوس‌‌‌‌‌‌‌‌‌شناس‌‌‌‌‌‌‌‌های قديمی و کهنه کار دارد. یک جورهايي نيز شبیه دستگاه گرامافون از يک سوزن بسيار نوک تيز تشکيل شده که اين سوزن روی سطح لوح در شيار‌‌‌‌‌‌‌‌‌های آن حرکت می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کند و پستی - بلندی های سطح را به صدا تبديل مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌کند.
و اما وظيفه ميکروسکوپ نيروی اتمی چيست؟
مي‌دانيم كه تمامي اجسام هراندازه هم كه به ظاهر صاف و صيقلي باشند، باز هم در سطح خود داراي پستي و بلندي و ناصافي‌هايي هستند. به عنوان مثال سطح شيشه بسيار بسيار صاف و صيقلي به نظر مي‌رسد، اما اگر در مقياس خيلي کوچک به آن نگاه کنيم، خواهيم ديد که سطح شيشه پر از ناصافي‌ها يا به عبارتي "دست انداز" است. كار ميكروسكوپ نيروي اتمي نشان‌دادن اين ناصافي‌ها و اندازه‌گيري عمق آنهاست. ثبت چگونگي قرارگيري و نشان دادن عمق و ارتفاعِ پستي و بلندي‌ها در يك سطح خاص از ماده را "توپوگرافي" مي‌نامند.
همانطور که می‌‌‌‌‌‌‌‌‌دانيد نيروهاي بسيار کوچکي بصورت جاذبه و دافعه بين اتمهاي باردار وجود دارند، (درست مثل دو سر ناهمنام آهنربا که باعث دفع و جذب مي شوند.) چنين نيروهايي بين نوک ميکروسکوپ و اتمهاي سطح ايجاد مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌گردد. با اندازه گيري نيروي بين اتمها در نقاط مختلف سطح، مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌توان محل اتمها روي آن را مشخص کرد.

.شکل میکروسکوپ AFM

ميکروسکوپ پيمايشگر الکترونی  SEM :
در ميکروسکوپ نيروی اتمی يک انبرک با نوک بسيار حساس روی سطح حرکت می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کرد و اطلاعات مورد نياز را از ابعاد نانومتری به ما می‌‌‌‌‌‌‌‌‌داد. حال اگر به جای نوک و انبرک از الکترون استفاده کنيم ميکروسکوپ پيمايشگر الکترونی ساخته‌‌‌‌‌‌‌‌‌ايم.
اين دسته میکروسکوپ‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها پروتويي از الکترونها را به هر آنچه که مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌خواهند بررسی و مطالعه کنند، شليک می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند، به این ترتيب انرژی الکترون‌‌‌‌‌‌‌‌‌های شليک شده به سطح مورد نمونهِ موردِ مطالعه منتقل می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود. الکترونهای پرتو (که الکترونهای اوليه ناميده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شوند) الکترونهای نمونه را جدا می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند. اين الکترونهای جدا شده (که الکترونهای ثانويه ناميده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شوند) به سمت صفحه‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای که دارای بار مثبت است کشيده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شوند و در آنجا تبديل به "سيگنال" می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شوند. اين سيگنالها توسط رايانه به تصاوير قابل مشاهده تبديل می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شوند.
ميکروسکوپ پيمايشگر الکترونی علاوه بر اطلاعات توپوگرافی؛ شکل، اندازه و نحوه قرار گيری ذرات در سطح جسم را که به مورفولوژی جسم معروف است به ما مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌دهد. نوع های پيشرفته تر اين دستگاه قادر هستند که ترکيب اجزایی که نمونه را می‌‌‌‌‌‌‌‌‌سازد را نيز مشخص کنند.
اين ميکروسکوپ برای مشاهده نمونه‌‌‌‌‌‌‌‌‌هايي که از خود بخار آزاد می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند، مناسب نيست چرا که بخارات توليد شده با الکترونهای شليک شده به نمونه برهم‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنش پيدا می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند. برای رفع اين عيب ميکروسکوپهايي به بازار آمده که قادرند در دمای بسيار پايين و از نمونه منجمد تصوير برداری کنند.

شکل میکروسکوپ SEM                                                       

 

ميکروسکوپ انتقال الکترونی  TEM :

در ميکروسکوپِ SEM الکترون اوليه پس از شليک به سطح نمونه برخورد می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کرد و الکترون ثانويه از همان سطح نمونه خارج می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شد و به سمت صفحه مثبت می‌‌‌‌‌‌‌‌‌رفت و تبديل به سيگنال می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شد. در واقع در آن ميکروسکوپ، نمونه مانند یک آينه عمل می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کرد که الکترون‌‌‌‌‌‌‌‌‌های ثانويه از همان سطحی خارج می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شد که الکترون‌‌‌‌‌‌‌‌‌های اوليه وارد شده بودند (فقط با زاويه متفاوت)
ميکروسکوپهای TEM نيز همانند SEM از تکنيک شليک الکترون‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها به نمونه بهره می‌‌‌‌‌‌‌‌‌برند با اين تفاوت که در ميکروسکوپ انتقال الکترونی (TEM) پروتو الکترون‌‌‌‌‌‌‌‌‌هایی که به نمونه شليک می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شوند، از نمونه عبور می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند و به یک پرده فسفریِ آشکارساز می‌‌‌‌‌‌‌‌‌خورند تا يک طرح از ساختار نمونه به ما ارايه دهند. به عبارت ساده‌‌‌‌‌‌‌‌‌تر TEM يک نوع پروژکتور نمايش اسلايد در مقياس نانو است.
وضوح و دقت تصاوير گرفته شده توسط ميکروسکوپ انتقال الکترونی از پيمايشگر الکترونی بهتر است اما به سبب گران بودن آن و همچنین سخت‌‌‌‌‌‌‌‌‌تر بودن مراحل آماده سازی نمونه برای قرار گرفتن در زير ميکروسکوپ انتقال الکترونی، بيشتر از SEM استفاده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود و فقط در مواردی که ساختار بلوری(نحوه قرار گيری اتمها در شبکه بلور) مهم باشد از ميکروسکوپ TEM استفاده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود.

                                                  شکل میکروسکوپ TEM

ميکروسکوپ پيمايشگر تونلی STM :
اگر بخواهید از سطح صلبی تصوير برداری کنید که الکتريسيته را عبور می‌‌‌‌‌‌‌‌‌دهد لازم است تا از ميکروسکوپ پيمايشگر تونلی استفاده کنید. اين ميکروسکوپ‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها شباهت زيادی به ميکروسکوپ‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها نيروی اتمی (AFM) دارند در اين ميکروسکوپ‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها از نوعی جريان الکتريسته استفاده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود که زمانی‌‌‌‌‌‌‌‌‌که نوک در مجاورت سطح رسانا و در فاصله یک نانومتری از آن حرکت می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کند، برقرار می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود. در اين زمان جريان شروع به انتقال از سطح به نوک می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کند. توجه داشته باشيد که بين نوک و سطح فاصله وجود دارد و الکترونها از يک سد انرژی عبور می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند (به اين فرآيند اصطلاحاً تونل زنی گفته می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود) در حين تونل زنی اگر جريان ثابت باشد تغييرات فاصله نوک تا نمونه اطلاعات سطح را به ما می‌‌‌‌‌‌‌‌‌دهد. اگر هم فاصله نوک و نمونه را ثابت نگه داريم تغييرات جريان تونل زنی اطلاعات سطح را به ما خواهد داد. اينکه از کدم مد يا حالت استفاده کنيم به شرايط نمونه و خواسته‌‌‌‌‌‌‌‌‌های ما ربط دارد. معمولاً در حالتی که سطح نمونه نامنظم باشد از مد جريان ثابت استفاده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود وزمان بيشتری را به نسبت مد ارتفاع ثابت لازم دارد.

شکل میکروسکوپ STM