工作模式
通过监测样品上每一点的电流，样品表面的电子图形就被实时保存下来。当针尖与样品间距保持不变时，每点上的电流值就被记录，我们把这种操作称为恒高模式（CHM）；相应的，扫描样品时如果隧道电流保持不变的话，此模式为恒流模式（CCM）。每种模式都有它自己的优势，恒高模式主要用来研究样品的电特性
（光谱学）；而恒流模式是最普通的一种，它可以复制样品的表面图象。对于这两种模式，图象都是那种灰色图片，亮点对应高电流值或样品上的“山峰”，而暗点则表示低电流或“山谷”。
仪器：
STM 是近场成像仪器，它基于原子级锐利的探针和样品表面之间的遂穿原理而运作。通过遂穿过程中针尖在表面上横向扫描，以恒流或恒高模式得到表面的像。
准确稳定的隧道结；要求具有很高的机械稳定性；热漂移必须补偿；具有高的抗震动和抗冲击的隔离性能。
主要利用压电器件进行细调节，可以从0.5nm 到几十微米。为了保证0.01nm 的扫描精度，扫描电压的精度必须在3mv 以上。
针尖：
STM 能达到的横向分辨率，直接与针尖所具有的原子级的锐度有关。表面起伏不平的振幅由下式给出。Δ正比于exp（－β（R+d），d 为间隙距离，R 为针尖半径，β为逆衰减长度。针尖表面的材料很重要，因为对谱的分析依赖于针尖和样品之间的联合态密度。Pt，Pt-Ir，W 等材料。
STM 探针的最尖端是非常尖锐的，通常只有一两个原子。因为只有原子级锐度的针尖才能得到原子级分辨率的图象。正好比只有刻度精确的尺子才能测量得到精确的尺度一样。STM 探针通常是用电化学的方法制作的，目前也有人用剪切的简单方法得到尖锐的针尖。
位置调控：
STM 的另一个重要器件，压电陶瓷，压电陶瓷是一种性能奇特的材料，当在压电陶瓷对称的两个端面加上电压时，压电陶瓷会按特定的方向伸长或缩短，而伸长或缩短的尺寸与所加的电压的大小呈线形关系。也就是说，可以通过改变电压来控制压电陶瓷的微小伸缩。把三个分别代表X，Y，Z 方向的压电陶瓷块组成三角架的形状，通过控制X，Y 方向伸缩达到驱动探针在样品表面扫描的目的,通过控制 Z 方向压电陶瓷的伸缩达到控制探针与样品之间距离的目的。
样品制备：
在STM 研究中，要求样品表面光滑和清洁，此外还需要很好的导电性能。
人们发现即使这些材料本质上是非导体，但是当它们被置于一个导电培养基上的薄膜时，微弱的隧道电流出现了。在培养基上得到图片的原理还不甚清楚，但是有人认为培养基和上面的分子形成了一种混合状态，该状态是活泼的能量态和可以映射被吸附物的分子几何图象的电子分布状态的合成。在STM 的实验中，用于培养基的最普通的材料是石墨，其他的层状物质如Mos2，Wse2，mica等也可轻易地制备用来进行STM 研究。
STM 图像解释：
STM 图像反映的是样品表面局域电子结构和隧穿势垒的空间变化，与表面原子核的位置没有直接关系，并不能将观察到的表面高低起伏简单地归纳为原子的排布结构；针尖电子态的影响。STM 图像是针尖电子态与样品表面局域电子态的卷积；
