Obstaja več vrst skenirnih mikroskopov, vključno s skenirajočim elektronskim mikroskopom, skenirnim tunelskim mikroskopom in mikroskopom z atomsko silo. Običajno so skenirni mikroskopi sestavljeni iz sonde ali snopa elektronov, ki skenira površino vzorca. Interakcija med skenirnim mikroskopom in vzorcem proizvaja merljive podatke, kot so sprememba toka, odklon sonde ali proizvodnja sekundarnih elektronov. Ti podatki se uporabljajo za ustvarjanje slike površine vzorca na atomski ravni.
Skenirni elektronski mikroskop je ena od več vrst skenirnih mikroskopov, ki se uporabljajo za slikanje vzorca. Mikroskop zazna signale, ki so posledica interakcije njegovega elektronskega žarka z atomi na površini vzorca. Običajno se proizvaja več vrst signalov, vključno s svetlobo, rentgenskimi žarki in elektroni.
Obstaja več vrst elektronov, ki jih je mogoče izmeriti s tem mikroskopom, vključno s posredovanimi elektroni, povratno razpršenimi elektroni in sekundarnimi elektroni. Običajno imajo skenirni elektronski mikroskopi detektor za sekundarne elektrone, ki so odmaknjeni elektroni, proizvedeni iz primarnega vira sevanja, in sicer elektronskega žarka. Sekundarni elektroni dajejo informacije o fizični strukturi površine na atomski ravni. Na splošno mikroskop slika območje 1-5 nanometrov.
Skenirni mikroskopi, ki uporabljajo sondo, kot je skenirni tunelski mikroskop, proizvajajo slike višje ločljivosti kot skenirni elektronski mikroskop. Skenirni tunelski mikroskop ima prevodno konico, ki je nameščena zelo blizu vzorca. Razlika napetosti med prevodno konico in vzorcem povzroči, da elektroni tunelirajo od vzorca do konice.
Ko se elektroni križajo, nastane in izmeri tunelski tok. Ko se prevodna konica premakne, se tok spremeni, kar odraža razlike v višini ali gostoti na površini vzorca. S temi podatki se zgradi slika površine na atomski ravni.
Mikroskop z atomsko silo je še en skenirni mikroskop, ki ima sondo. Sestavljen je iz konzole in ostre konice, ki je nameščena blizu površine vzorca. Ko se konica približa vzorcu, sile med konico in vzorcem povzročijo, da se konzola odkloni. Običajno sile vključujejo mehansko kontaktno silo, van der Waalsovo silo in elektrostatično silo.
Običajno se odklon konzole meri z laserjem, ki je osredotočen na zgornjo površino konzole. Odklon razkriva fizično obliko površine na določeni točki. Tako vzorec kot sonda se premakneta za skeniranje celotne površine. Slika je sestavljena iz podatkov, pridobljenih z laserjem.