میکروسکوپ پروب پیمایشگر SPM مجموعه کاملا جدیدی از روش های میکروسکوپیکی است که میتواند ساختار سطوح را با دقت اتمی اندازه گیری کند.SPM در ابتدا ازSTM (میکروسکوپ تونل زنی پیمایشگر)نشات گرفته است.جریان الکتریکی که در STM توسط تونل زنی الکترونها بین تیرک میکروسکوپ و سطح به وجود می آید،موجب آشکارسازی فاصله بین اتم ها میشود.این تکنیک در کل تکنیک جدیدی جهت تصویر برداری از آرایش اتم های روی سطح و نشان دادن فواصل واقعی آنهاست.هنوز ارتباط بین پدیده های سطحی که مخترعین STMبه خاطر آن موفق به دریافت جایزه نوبل فیزیک در سال 1986شدند،به طور کامل برای علم و فناوری مشخص نشده است.از آنجا که سطح نمومنه در STMباید هادی جریان الکتریسیته باشد،لذا در سال 1986روش AFM(میکروسکوپ نیروی اتمی) به وجود آمد تا به کمک آن بتوان سطوحی را که هادیهای خوبی نیستند نیز مورد برسی قرار داد.بنابراین تمام مواد را می توان توسط AFMمورد برسی قرار داد البته نه فقط  ساختار سطحی مواد،بلکه بسیاری از خواص دیگر همانند خواص مکانیکی،مغناطیسی و الکتریکی،نوری،حرارتی و شیمیایی آنها را میتوان توسط تکنیکهای مبتنی بر AFMاندازه گیری نمود.

در مورد STM

STMمخفف کلمه Scanning Tunneling Microscop است.مبنای کار STMاصل ساده ای است،تونل زنی الکترون بین دو الکترود به علت وجود میدان الکتریکی .

اما عملی ساختن این اصل به منظور تصویر برداری در مقیاس اتمی از یک سطح، کار ساده ای نیست. برای اندازه گیری اثر تونل زنی باید فاصله بین دو الکترود در حدود 1نانو متر بوده ، سطوح بسیار تمیز باشد و سیستم نباید هیچ گونه لرزشی داشته باشد تا بتوان  اثر تونل زنی را به دقت اندازه گیری کرد.

مکانیک کوانتوم ،رابطه ای نمایی بین جریان تونلی و فاصله بین الکترودها پیش بینی میکند. این وابستگی در سال 1981توسط چند دانشمند(بینیگ،روهرو،گربر و دیبل)با آبکاری تیرک وانادیوم و سطح پلاتین اندازه گیری شد و این پدیده به عنوان اختراع STMتلقی شد.بررسی سطوح سیلیکون با دقت اتمی درسال 1982به عنوان انقلاب STM شناخته شد و از آن زمان تاکنون مقالات زیادی در مورد تصاویر STM منتشر شده است.STM به عنوان یک کار تحقیقاتی به طور گسترده برای بررسی اتمی یا اندازه گیری ساختار الکترونیکی سطوح جامد در خلاء بسیار بالا کاربرد داشته و هنوز در برخی از صنایع به عنوان ابزار تجزیه و تحلیل سطوح برای اندازه گیری ساختار سطحی مواد با استفاده از پوشش دهی فلزی به این مواد،به کار میرود.(مثلا برای بررسی ساختار سطحی هارد دیسک)اما در بسیاری از تحقیقات که نمونه ها قابلیت هدایت الکتریکی ندارند از AFM برای مطالعه آنها استفاده میشود که در مقاله بعدی به معرفی آن می پردازیم.