在科研中常見的幾種科研型顯微鏡主要有掃描探針顯微鏡，掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡幾種，下面對這幾種顯微鏡逐一做以介紹：

    掃描隧道顯微鏡

   掃描隧道顯微鏡(scanningtunnelingmicroscope，STM)掃描隧道顯微鏡的英文縮寫是ＳＴＭ。這是２０世紀８０年代初期出現(xiàn)的一種新型表面分析工具。由德國人賓寧(G.Binnig,1947-)和瑞士人羅勒(H.Roher,1933-)1981年發(fā)明，根據(jù)量子力學原理中的隧道效應而設計。

   賓寧和羅勒因此獲得1986年諾貝爾獎.1988年，IBM科學家從由掃描隧道顯微鏡激發(fā)的納米尺度的局部區(qū)域觀測到了光子發(fā)射，從而使發(fā)光及熒光等現(xiàn)象能夠在納米尺度上進行研究。1989年，IBM院士（IBMFellow）DonEigler成為**個能夠?qū)蝹€原子表面進行操作的人，通過用一臺“掃描隧道顯微鏡”操控35個氙原子的位置，拼寫出了“I-B-M”3個字母。1991年，IBM科學家演示了一個原子開關。

    基本原理：

    其基本原理是基于量子力學的隧道效應和三維掃描。它是用一個極細的尖針，針尖頭部為單個原子去接近樣品表面，當針尖和樣品表面靠得很近，即小于１納米時，針尖頭部的原子和樣品表面原子的電子云發(fā)生重疊。此時若在針尖和樣品之間加上一個偏壓，電子便會穿過針尖和樣品之間的勢壘而形成納安級１０Ａ的隧道電流。通過控制針尖與樣品表面間距的恒定，并使針尖沿表面進行**的三維移動，就可將表面形貌和表面電子態(tài)等有關表面信息記錄下來。掃描隧道顯微鏡具有很高的空間分辨率，橫向可達０．１納米，縱向可優(yōu)于０．０１納米。它主要用來描繪表面三維的原子結構圖，在納米尺度上研究物質(zhì)的特性，利用掃描隧道顯微鏡還可以實現(xiàn)對表面的納米加工，如直接操縱原子或分子，完成對表面的刻蝕、修飾以及直接書寫等。目前掃描隧道顯微鏡取得了一系列新進展，出現(xiàn)了原子力顯微鏡ＡＦＭ、彈道電子發(fā)射顯微鏡ＢＥＥＭ、光子掃描隧道顯微鏡ＰＳＴＭ，以及掃描近場光學顯微鏡ＳＮＯＭ等。

    或者用一個金屬針尖在在樣品表面掃描。當針尖和樣品表面距離很近時(1nm以下)，針尖和樣品表面之間會產(chǎn)生電壓。當針尖沿X和Y方向在樣品表面掃描時，就會在針尖和樣品表面**層電子之間產(chǎn)生電子隧道。該顯微鏡設計的沿Z字形掃描，可保持電流的恒定。因此，針尖的移動是隧道電流的作用，并且可以反映在熒光幕上。連續(xù)的掃描可以建立起原子級分辨率的表面像。

    特點：

    與電子顯微鏡或X線衍射技術研究生物結構相比，掃描隧道顯微鏡具有以下特點∶

    ①高分辨率掃描隧道顯微鏡具有原子級的空間分辨率，其橫向空間分辨率為l?，縱向分辨率達0.1?，

    ②掃描隧道顯微鏡可直接探測樣品的表面結構，可繪出立體三維結構圖像。

    ③掃描隧道顯微鏡可在真空、常壓、空氣、甚至溶液中探測物質(zhì)的結構，它的優(yōu)點是三態(tài)（固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)）物質(zhì)均可進行觀察，而普通電鏡只能觀察制作好的固體標本，由于沒有高能電子束，對表面沒有破壞作用(如輻射，熱損傷等)所以能對生理狀態(tài)下生物大分子和活細胞膜表面的結構進行研究，樣品不會受到損傷而保持完好。

    ④掃描隧道顯微鏡的掃描速度快，獲取數(shù)據(jù)的時間短，成像也快，有可能開展生命過程的動力學研究。

    ⑤不需任何透鏡，體積小，有人稱之為"口袋顯微鏡"(pocketmicroscope)。

    原子力顯微鏡

原子力顯微鏡

    原子力顯微鏡:是一種利用原子,分子間的相互作用力來觀察物體表面微觀形貌的新型實驗技術.它有一根納米級的探針,被固定在可靈敏操控的微米級彈性懸臂上.當探針很靠近樣品時,其頂端的原子與樣品表面原子間的作用力會使懸臂彎曲,偏離原來的位置.根據(jù)掃描樣品時探針的偏離量或振動頻率重建三維圖像.就能間接獲得樣品表面的形貌或原子成分。

    它通過檢測待測樣品表面和一個微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來研究物質(zhì)的表面結構及性質(zhì)。將一對微弱力極端敏感的微懸臂一端固定，另一端的微小針尖接近樣品，這時它將與其相互作用，作用力將使得微懸臂發(fā)生形變或運動狀態(tài)發(fā)生變化。

    掃描樣品時，利用傳感器檢測這些變化，就可獲得作用力分布信息，從而以納米級分辨率獲得表面結構信息。它主要由帶針尖的微懸臂、微懸臂運動檢測裝置、監(jiān)控其運動的反饋回路、使樣品進行掃描的壓電陶瓷掃描器件、計算機控制的圖像采集、顯示及處理系統(tǒng)組成。微懸臂運動可用如隧道電流檢測等電學方法或光束偏轉(zhuǎn)法、干涉法等光學方法檢測，當針尖與樣品充分接近相互之間存在短程相互斥力時，檢測該斥力可獲得表面原子級分辨圖像，一般情況下分辨率也在納米級水平。AFM測量對樣品無特殊要求，可測量固體表面、吸附體系等。