Atomska sonda je mikroskop s mogućnošću razlučivosti za gledanje i analizu objekata atomske veličine. Točnije, atomska sonda se koristi u području znanosti o materijalima, disciplini koja primjenjuje različita svojstva materije na druge znanosti i inženjersku industriju. Uređaj omogućuje znanstvenicima da istraže molekularnu strukturu na atomskoj razini i odrede makroskopska svojstva materijala. Primijenjena fizika, kemija, nanoznanost i forenzičko inženjerstvo koriste instrument za identifikaciju karakteristika potrebnih komponenti za istraživanje.
Jedan od važnih aspekata atomskog probnog mikroskopa je njegova upotreba tehnologije spektroskopije s vremenom u letu. Ova tehnika mjeri vremenski okvir u kojem je potrebno atomu ili drugim objektima da putuju kroz određeni medij. Također se može koristiti s raznim energetskim događajima kao što su elektromagnetski valovi. Svrha je odrediti brzinu ili duljinu puta i odrediti brzinu protoka čestice ili drugih pojava. U osnovi, električno polje se koristi za ubrzanje iona u mediju, koji može mjeriti kinetičku energiju i koristi se za pronalaženje brzine.
Ionska mikroskopija polja također se koristi u atomskoj sondi kao tehnika za analizu. Ovo identificira sliku i sastav atoma unutar površine oštrog metalnog vrha predmeta. Radijus mora biti manji od 50 nanometara i smješten unutar vakuumske komore s iznimno niskim tlakom. Uvodi se slikovni plin poput helija ili neona, dok se uspostavljaju kriogene temperature. Nakon što se pokrene električno polje, ioni postaju pozitivno nabijeni i povećavaju sastav vrha.
Jedan od najnaprednijih oblika ove tehnologije je tomografija atomske sonde. Detektor osjetljiv na položaj koristi se u procesu za generiranje trodimenzionalnih slika. Ovo poboljšanje tehnike, korištenjem laserskih impulsa, može se koristiti za pregled komponenti drugih materijala osim metala. Određeni poluvodički materijali poput silicija ili drugih izolacijskih materijala mogu se analizirati ovom metodom tehnologije atomske sonde.
Atomsku sondu je prvenstveno dizajnirao njemački fizičar Erwin Wilhelm Muller 1967. Dodatni znanstvenici, kao što su JA Panitz i S. Brooks McLane, proširili su koncept u to vrijeme. Međutim, tek komercijalizacija laserske pulsirajuće atomske sonde 2005. godine, tehnologija je postala vrlo rasprostranjena u područjima znanosti o materijalima.