微/納米技術的發展，離不開微米級和納米級的測量技術與設備。具有微米及亞微米測量精度的幾何量與表面形貌測量技術已經比較成熟，如HP5528雙頻激光干涉測量系統（精度10nm）、具有1nm精度的光學觸針式輪廓掃描系統等。

因為掃描隧道顯微鏡、掃描探針顯微鏡和原子力顯微鏡用來直接觀測原子尺度結構的實現，使得進行原子級的操作、裝配和改形等加工處理成為近幾年來的前沿技術。

1、掃描探針顯微鏡

1981年美國IBM公司研制成功的掃描隧道顯微鏡，把人們帶到了微觀世界。它具有極高的空間分辨率，廣泛應用于表面科學、材料科學和生命科學等研究領域，在一定程度上推動了納米技術的產生和發展。與此同時，基于STM相似的原理與結構，相繼產生了一系列利用探針與樣品的不同相互作用來探測表面或接口納米尺度上表現出來的性質的掃描探針顯微鏡（SPM），用來獲取通過STM無法獲取的有關表面結構和性質的各種信息，成為人類認識微觀世界的有力工具。下面為幾種具有代表性的掃描探針顯微鏡。

（1）原子力顯微鏡（AFM）

為了彌補STM只限于觀測導體和半導體表面結構的缺陷，Binning等人發明了AFM，AFM利用微探針在樣品表面劃過時帶動高敏感性的微懸臂梁隨表面的起伏而上下運動，通過光學方法或隧道電流檢測出微懸臂梁的位移，實現探針尖端原子與表面原子間排斥力檢測，從而得到表面形貌信息。

就應用而言，STM主要用于自然科學研究，而相當數量的AFM已經用于工業技術領域。1988年中國科學院化學所研制成功國內首臺具有原子分辨率的AFM。安裝有微型光纖傳導激光干涉三維測量系統，可自校準和進行絕對測量的計量型原子力顯微鏡可使目前納米測量技術定量化。

利用類似AFM的工作原理，檢測被測表面特性對受迫振動力敏組件產生的影響，在探針與表面10～100nm距離范圍，可以探測到樣品表面存在的靜電力、磁力、范德華力等作用力，相繼開發磁力顯微鏡、靜電力顯微鏡、摩擦力顯微鏡等，統稱為掃描力顯微鏡。  

原子力顯微鏡及工作原理

（2）光子掃描隧道顯微鏡（PSTM）

PSTM的原理和工作方式與STM相似，后者利用電子隧道效應，而前者利用光子隧道效應探測樣品表面附近被全內反射所激起的瞬衰場，其強度隨距接口的距離成函數關系，獲得表面結構信息。

光子掃描隧道顯微鏡

（3）其它顯微鏡

如掃描隧道電位儀（STP）可用來探測納米尺度的電位變化；掃描離子電導顯微鏡（SICM）適用于進行生物學和電生理學研究；掃描熱顯微鏡已經獲得了血紅細胞的表面結構；彈道電子發射顯微鏡（BEEM）則是目前唯一能夠在納米尺度上無損檢測表面和接口結構的先進分析儀器，國內也已研制成功。

掃描隧道電位儀

2、納米測量的掃描X射線干涉技術

以SPM為基礎的觀測技術只能給出納米級分辨率，卻不能給出表面結構準確的納米尺寸，這是因為到目前為止缺少一種簡便的納米精度（0.10～0.01nm）尺寸測量的定標手段。