掃描隧道顯微鏡（STM）和原子力顯微鏡（AFM）都屬於掃描探針顯微鏡（scanning probe microscopy, SPM)大家庭，而且是其中誕生的較早（STM 誕生於1982年，是第一種掃描探針顯微鏡，AFM誕生於1986/87年，二者都是Binning et al.首創）且很有代表性的兩種。

所用圖片除了最後一張之外都是我自己做的ppt，最後一張圖片來自於網路搜尋。

下圖是一個大概的SPM發展歷程

下圖從三個方面簡略描述一下掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡的一些特點：

掃描（scanning）：指顯微鏡用於成像的探針在樣品表面移動。一般有以下兩種模式：

constant interaction mode: 保持針尖和樣品表面相互作用（隧道電流之於STM，原子間作用力之於AFM）的值恆定，這個值一般與針尖和表面間距離相關。當針尖在xy軸方向移動時，由於樣品表面起伏，為了保持電流或原子間作用力的值不變，探針（或樣品表面）會在z軸方向作出調整，其運動軌跡可以形成反應表面拓撲性質的影象。constant height mode：保持針尖和樣品表面距離不變（z值不變），隨著針尖在xy軸方向運動，針尖和樣品表面的相互作用的值會發生變化，其數值經過轉化可以形成影象反應表面結構。

探針（probe）：一般常用的探針有兩種

cantilever based probe：用於AFM。由於原子間作用力無法直接測量，AFM使用的探針是一個附著在有彈性的懸臂上的小針尖，懸臂另一面可以反射鐳射。隨著針尖移動，針尖和樣品表面的作用力使得懸臂發生細微的彎曲變化，導致鐳射反射路徑的變化，從而獲得樣品表面形貌。conducting probe：用於STM。因為反饋訊號是隧道電流，要求針尖和樣品都必須導電，所以STM常用的探針都是金屬（Au，W，Pt，Pt-Ir合金之類的）。而電流可以被直接和精確的檢測，所以一般一根金屬絲就能滿足需求了。

顯微成像（microscopy）：既然叫顯微鏡，最重要的當然是成像了，影象2D 3D都可以有，還挺炫酷的。當然除了成像，SPM也可以用來檢測各種譜。比如用AFM來檢測力曲線，STM測量隧道電流隨距離的變化之類的。

各種SPM技術的最主要區別在於feedback signal（反饋訊號？）的不同。

STM的feedback signal是tunneling current(隧道電流）。這是一種基於量子隧道效應的現象—探針針尖的波函式和基底原子之間的波函式在距離極近時相互疊加，可以讓電子突破能壘，發生電子轉移，從而在針尖和基底之間形成隧道電流。電流大小與針尖和基底間的距離相關（指數關係）。透過保持針尖絕對高度不變監測掃過表面時的電流大小的變化（constant height mode）或者保持電流值不變檢測針尖掃過表面時的軌跡（constant current mode），即可成像。由於測量的是電流，所以STM的樣品，必須是導電的。原理大概如下圖所示：

AFM的feedback signal是針尖和和樣品表面原子之間的相互作用力（所以才叫“原子力”顯微鏡呀）。相互作用力有很多種，靜電作用，範德瓦爾斯力之類的n多種，所以AFM可以觀測不導電的樣品。然而這個相互作用力無法像電訊號一樣直接檢測，所以AFM使用鐳射照在針尖上，當針尖因為原子間作用力（引力和斥力都有）而震動時，鐳射的反射就會相應的跟著變化。根據針尖和樣品表面是否接觸，AFM可以分為contact mode和tapping mode兩種，目前還有新的mode在被開發出來（在下的組裡就在使用其中一種新mode，暫未命名）。因為AFM的樣品不用非得有導電性，所以AFM可以用來檢測生物樣品，DNA RNA蛋白質，甚至是細胞（其實STM也可以檢測生物分子啦）。不過目前由於技術限制，檢測細胞的解析度還未能達到分子尺度。

簡單的說大概就是這樣了。不過，如果答主是為了要做作業，，建議你還是自己乾的好，不要這麼懶呀