طح، سوزن به بالای تک تک نقاط سطح منتقل شده که به این کار در اصطلاح “روبش سطحی” گفته میشود. در این حالت در یک ارتفاع معین، اختلاف ولتاژ خاصی بین سطح نمونه و سوزن رسانا اعمال شده و جریان الکتریکی تونلی اندازهگیری میشود. بررسی اندازهی جریان، منتج به خصوصیات سطح و ارتفاع سوزن از سطح میشود. دو مد حالت برای عملکرد سیستم داریم، یکی مد جریان ثابت که اغلب در مواردی که جنس سطح در نقاط مختلف یکسان است استفاده میشود، در نتیجه جریان تونلی تنها تابعی از ارتفاع سوزن بوده و تغییرات ارتفاع ثبت خواهد شد. حالت دیگر مد ارتفاع ثابت میباشد، که فرایند سریعتری بوده و در اختلاف ولتاژ ثابت، ارتباط جریان تونلی بر حسب فاصلهی سوزن از سطح، مطابق رابطهی IT ~ exp (-2kz) میباشد، که z فاصلهی سوزن از سطح و k بسته به جنس سطح و جنس و شکل سوزن مقدار ثابتی میباشد. در نتیجه از روی این رابطه فاصله سوزن از سطح بدست میآید، که به معنی معلوم شدن توپوگرافی هندسهی سطح می باشد.