סריקה של יישומי מיקרוסקופ אלקטרונים למנהור
העיקרון של מיקרוסקופ מנהור הוא לעשות שימוש חכם באפקט המנהור ובזרם המנהור בפיזיקה. יש מספר רב של אלקטרונים "חופשיים" בגוף המתכת, אלקטרונים "חופשיים" אלו בגוף המתכת של חלוקת האנרגיה מרוכזים בסביבת רמת האנרגיה של פרמי, בעוד שבגבול המתכת ישנה אנרגיה גבוהה יותר מאשר רמת האנרגיה של הפרמי של המחסום הפוטנציאלי. לכן, מנקודת המבט של הפיזיקה הקלאסית, האלקטרונים ה"חופשיים" בתוך המתכת, רק האנרגיה הגבוהה ממחסום הפוטנציאל הגבול של אותם אלקטרונים עשויה לברוח מהמתכת אל החוץ. עם זאת, לפי מכניקת הקוונטים, גם לאלקטרונים החופשיים במתכת יש תנודתיות, וכאשר גל האלקטרון הזה מתפשט לכיוון גבול המתכת ונתקל במחסום הפוטנציאל של פני השטח, תהיה שידור מסוים. כלומר, יהיה חלק מהאנרגיה מתחת למחסום פוטנציאל פני השטח של האלקטרון יכול לחדור את מחסום פני המתכת, היווצרות של משטח מתכת "ענן אלקטרונים". אפקט זה נקרא אפקט המנהור. לכן, כאשר שתי מתכות קרובות מאוד זו לזו (מתחת לכמה ננומטרים), ענני האלקטרונים של שתי המתכות יחדרו זה לזה. כאשר מוסיפים את המתח המתאים, גם אם שתי המתכות אינן ממש במגע, יהיה זרם זורם ממתכת אחת לאחרת, הנקרא זרם המנהרה.
זרם המנהרה והתנגדות המנהרה עם פער המנהרה רגישים מאוד לשינויים במרווח המנהרה, גם אם רק שינוי של 0.01nm, יכול לגרום לשינויים משמעותיים בזרם המנהרה.
אם בדיקה חדה מאוד (כגון מחט טונגסטן) במרחק מהמשטח החלק של הדגימה כמה עשיריות גובה ננומטר במקביל למשטח בסריקה בכיוון x, y, כי לכל אטום יש גודל מסוים, וכך בתהליך הסריקה פער המנהרה יהיה עם ה-x, y של השונה והשונה, גם זרם המנהור הזורם דרך הגשושית שונה. אפילו שינוי גובה של כמה אחוזים מננומטר יכול להשתקף בזרם המנהור. השימוש בבדיקה סורקת עם מקליט מסונכרן, השינויים בזרם המנהור יתועדו, ניתן לקבל רזולוציה של כמה ננומטרים של תמונות מיקרוסקופ אלקטרונים מנהור סורק.
