Nuskaitymo tunelinio elektroninio mikroskopo programos
Tunelinės mikroskopijos principas yra protingai panaudoti tuneliavimo efektą ir tunelinę srovę fizikoje. Metaliniame kūne yra daug „laisvųjų“ elektronų, šie „laisvieji“ elektronai energijos pasiskirstymo metaliniame kūne yra susitelkę šalia Fermio energijos lygio, o metalo riboje yra didesnė energija nei potencialo barjero Fermi energijos lygis. Todėl, žvelgiant iš klasikinės fizikos perspektyvos, iš metalo į išorę gali išeiti tik ta energija, kuri yra didesnė už tų elektronų ribinį potencialo barjerą. Tačiau, remiantis kvantine mechanika, laisvieji elektronai metale taip pat turi nepastovumą, o kai ši elektronų banga sklinda link metalo ribos ir susidurs su paviršiaus potencialo barjeru, bus tam tikras perdavimas. Tai reiškia, kad dalis energijos bus žemiau paviršiaus potencialo barjero, kad elektronas galėtų prasiskverbti pro metalo paviršiaus barjerą, susidarys metalo paviršiaus „elektronų debesis“. Šis efektas vadinamas tunelio efektu. Todėl, kai du metalai yra labai arti vienas kito (žemiau kelių nanometrų), dviejų metalų elektronų debesys prasiskverbs vienas į kitą. Pridėjus atitinkamą įtampą, net jei abu metalai iš tikrųjų nesiliečia, iš vieno metalo į kitą tekės srovė, kuri vadinama tunelio srove.
Tunelio srovė ir tunelio varža su tunelio tarpu yra labai jautrūs tunelio tarpo pokyčiams, net jei tik 0.01nm pokytis gali sukelti reikšmingus tunelio srovės pokyčius.
Jei labai aštrus zondas (pvz., volframo adata) atstumu nuo lygaus mėginio paviršiaus yra kelių dešimtųjų nanometrų aukščio lygiagrečiai paviršiui x, y kryptimi, nes kiekvienas atomas turi tam tikrą dydį, taigi nuskaitymo procese tunelio tarpas bus su x, y skirtingų ir skirtingų, tuneliavimo srovė, tekanti per zondą, taip pat skiriasi. Net kelių procentų nanometro aukščio pokytis gali atsispindėti tunelinėje srovėje. Naudojant nuskaitymo zondą su sinchronizuotu registratoriumi, bus fiksuojami tuneliavimo srovės pokyčiai, galima gauti kelių nanometrų skiriamąją gebą skenuojančio tunelinio elektroninio mikroskopo vaizdų.
