A scanning angol szó, amely magyarul kb. pásztázást jelent. Pásztázás alatt pedig azt értjük, hogy a kérdéses felületet valamilyen rendszer szerint feltérképezzük. Ez többnyire azt jelenti, hogy a felületet sorokra, a sorokat pedig pontokra bontjuk, majd pedig a használt detektorral végigmérjük az adott sor minden pontját, majd pedig az adott felület minden sorát. (Speciális esetekben előnyös lehet pl. a véletlenszerű, vagy más elven történő pásztázás is.) A pásztázásos technika előnye, hogy csak egyetlen detektort igényel, ezért viszonylag olcsó. További előny, hogy könnyen biztosítható a detektálás homogenitása a felület felett, minthogy ugyanazt a detektort használjuk. (Felületek feltérképezésére egyre gyakrabban használnak valamilyen direkt leképezést nyújtó eszközt is, pl. a CCD-t. Azonban ezek nem minden esetben használhatók, még ha el is tekintünk a homogenitási és az ár problémáktól.)
Pásztázásos technikát használnak pl. a következő eszközökben:
Scanning Tunnelling Microscopy, - vagyis Pásztázó Alagút Mikroszkópia.
Az alagút-effektus lényege, hogy az anyagi részecskék olyan potenciálfalon belül és túl is megtalálhatóak bizonyos (matematikai pontossággal előre meghatározható) valószínűséggel, ahol a klasszikus fizikai megfontolások szerint nem fordulhatnának elő (mert úgymond "nem elegendő a kinetikus energiájuk"). (Az érem másik oldala, hogy egy potenciálfalról akkor is visszaverődhet a részecske, ha klasszikusan számolva bőven elegendő is az energiája a potenciálfal leküzdéséhez.)
Az alagút-effektust szokás úgy interpretálni, hogy a részecske úgy hatol át a potenciálfalon, mintha azon egy alagútat fúrt volna. E helyett a kissé "költői" kép helyett gondoljunk inkább a következőre: egy részecske részecske jellegét az adja, hogy amikor keletkezik, vagy megsemmisül, jellegzetes fizikai mennyiségei közül némelyek csak kvantumosan változhatnak meg (pontosabban: az egymáshoz kanonikusan konjugált fizikai mennyiségek közül az egyik mindig kvantumosan változik). Az ún. energia sajátállapotban (ilyen az atomok alapállapota is) pl. a részecske energiájának várható értéke kvantált. Természetesen ugyancsak kvantált a sajátállapotból sajátállapotba történő átmenet is. Ez azonban mégsem jelenti azt, hogy pl. az alapállapotú hidrogén atom elektronjának energiája minden pillanatban szigorúan azonos kell legyen. Sőt! A Werner Heisenberg-féle határozatlansági relációk szerint rövid időtartamokra a pillanatnyi energia eltér az átlagos sajátállapoti energiától (ami az energia várható értéke), mégpedig rövidebb időtartamra arányosan nagyobb mértékben. Az energiának ez az ingadozása mintegy aktivációs energiaként hat és adott esetben elegendő valószínűséggel biztosíthatja a részecske átjutását a potenciálfalon. Megjegyzendő, hogy ez az energiabizonytalanság nem termikus eredetű abban az értelemben, hogy, bármely abszolút nulla fokra hűtött részecske is bír vele. Pontosabban fogalmazva, minden oszcillátor, még az abszolút nulla fokra hűtött is, rendelkezik egy bizonyos átlagosan h
/2
nagyságú energiával, ami éppen fele annak a legkisebb energiakvantumnak
(h), amekkora adagban megváltozhat az
oszcillátor energiája, miközben átmegy egyik sajátállapotából egy másik
sajátállapotába. Ez az energia, ha nem is tűnik túl nagynak, mindenképpen
"betárolódik" akkor, amikor az oszcillátor létrejön. Megváltoztatni
csak úgy lehet, ha megváltoztatjuk az oszcillátor
frekvenciáját, vagy pedig megszűntetjük magát az oszcillátort. Mármost
hogy egy adott oszcillátor esetében az alapállapoti (zérusponti)
energia, vagy pedig a környező oszcillátorokkal való termikus
kapcsolat révén szerzett energia jelenti-e a domináns tagot, az attól
függ, hogy mi az abszolút hőmérsékletnek és a frekvenciának a viszonya.
Ha összehasonlítjuk az ekvipartíció tétele szerint az 1 oszcillátorra
(azaz 2 szabadsági fokra) jutó kT energiát a h/2
zérusponti energiával, akkor úgy találjuk, hogy szobahőmérsékleten
1013 Hz felett a zérusponti, másszóval a kvantumos energia
tag dominál. (Elektromágneses hullámoknál ez a frekvencia kb. 30 mikron
hullámhossznak felel meg.) Általánosan igaz, hogy nagyobb frekvenciákon
csökken az oszcillátorok energiakvantumokkal való betöltöttsége,
míg alacsonyabb frekvenciákon az oszcillátorok egyre inkább "klasszikus"
viselkedést mutatnak.Példák az alagút-effektusra:
Alagút-effektust kihasználó eszközök: