Υπάρχουν διάφοροι τύποι μικροσκοπίων σάρωσης, όπως το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης, το μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας και το μικροσκόπιο ατομικής δύναμης. Συνήθως, τα μικροσκόπια σάρωσης αποτελούνται από έναν ανιχνευτή ή μια δέσμη ηλεκτρονίων που σαρώνει την επιφάνεια ενός δείγματος. Η αλληλεπίδραση μεταξύ του μικροσκοπίου σάρωσης και του δείγματος παράγει μετρήσιμα δεδομένα, όπως η αλλαγή στο ρεύμα, η εκτροπή του ανιχνευτή ή η παραγωγή δευτερογενών ηλεκτρονίων. Αυτά τα δεδομένα χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία μιας εικόνας της επιφάνειας του δείγματος σε ατομικό επίπεδο.
Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης είναι ένας από τους διάφορους τύπους μικροσκοπίων σάρωσης που χρησιμοποιούνται για την απεικόνιση ενός δείγματος. Το μικροσκόπιο ανιχνεύει σήματα που προκύπτουν από την αλληλεπίδραση της δέσμης ηλεκτρονίων του με τα άτομα στην επιφάνεια του δείγματος. Συνήθως παράγονται διάφοροι τύποι σημάτων, όπως φως, ακτίνες Χ και ηλεκτρόνια.
Υπάρχουν διάφοροι τύποι ηλεκτρονίων που μπορούν να μετρηθούν με αυτό το μικροσκόπιο, συμπεριλαμβανομένων των μεταδιδόμενων ηλεκτρονίων, των ηλεκτρονίων που σκεδάζονται πίσω και των δευτερευόντων ηλεκτρονίων. Τυπικά, τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια σάρωσης διαθέτουν ανιχνευτή για δευτερεύοντα ηλεκτρόνια, τα οποία είναι αποσπώμενα ηλεκτρόνια που παράγονται από μια κύρια πηγή ακτινοβολίας, δηλαδή τη δέσμη ηλεκτρονίων. Τα δευτερεύοντα ηλεκτρόνια δίνουν πληροφορίες για τη φυσική δομή της επιφάνειας σε ατομικό επίπεδο. Γενικά, το μικροσκόπιο απεικονίζει μια περιοχή 1-5 νανόμετρων.
Τα μικροσκόπια σάρωσης που χρησιμοποιούν έναν ανιχνευτή, όπως το μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας, παράγουν εικόνες υψηλότερης ανάλυσης από το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης. Το μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας διαθέτει ένα αγώγιμο άκρο που τοποθετείται πολύ κοντά στο δείγμα. Μια διαφορά τάσης μεταξύ του αγώγιμου άκρου και του δείγματος αναγκάζει τα ηλεκτρόνια να διέλθουν από το δείγμα στο άκρο.
Καθώς τα ηλεκτρόνια διασταυρώνονται, σχηματίζεται και μετράται ένα ρεύμα σήραγγας. Καθώς το αγώγιμο άκρο μετακινείται, το ρεύμα αλλάζει, αντανακλώντας διαφορές στο ύψος ή την πυκνότητα στην επιφάνεια του δείγματος. Με αυτά τα δεδομένα, κατασκευάζεται μια εικόνα της επιφάνειας σε ατομικό επίπεδο.
Το μικροσκόπιο ατομικής δύναμης είναι ένα άλλο μικροσκόπιο σάρωσης που διαθέτει ανιχνευτή. Αποτελείται από έναν πρόβολο και ένα αιχμηρό άκρο που τοποθετείται κοντά στην επιφάνεια του δείγματος. Καθώς το άκρο πλησιάζει το δείγμα, οι δυνάμεις μεταξύ του άκρου και του δείγματος προκαλούν την εκτροπή του προβόλου. Τυπικά οι δυνάμεις περιλαμβάνουν τη μηχανική δύναμη επαφής, τη δύναμη van der Waals και την ηλεκτροστατική δύναμη.
Συνήθως, η απόκλιση του προβόλου μετριέται χρησιμοποιώντας ένα λέιζερ που εστιάζεται στην επάνω επιφάνεια του προβόλου. Η εκτροπή αποκαλύπτει το φυσικό σχήμα της επιφάνειας σε ένα συγκεκριμένο σημείο. Τόσο το δείγμα όσο και ο ανιχνευτής μετακινούνται για σάρωση ολόκληρης της επιφάνειας. Μια εικόνα κατασκευάζεται από τα δεδομένα που λαμβάνονται από το λέιζερ.