Τα όργανα που χρησιμοποιούνται στη μικροσκοπία διπλής δέσμης χρησιμοποιούνται κυρίως για τη μέτρηση της τραχύτητας της επιφάνειας. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση του πάχους διαφανών και ημιδιαφανών επικαλύψεων, ειδικά ανοδιωμένων μεμβρανών σε αλουμίνιο.
Το όργανο λειτουργεί φωτίζοντας μια δέσμη σε γωνία πρόσπτωσης 45 μοιρών στην επιφάνεια της επικάλυψης και μέρος της δέσμης ανακλάται πίσω από την επιφάνεια της επικάλυψης. Ένα άλλο τμήμα διεισδύει στο κάλυμμα και ανακλάται πίσω από τη διεπαφή καλύμματος-υποστρώματος. Από τον προσοφθάλμιο προσοφθάλμιο μικροσκοπίου φαίνονται δύο ξεχωριστές εικόνες, η απόσταση είναι ανάλογη με το πάχος της επικάλυψης και η απόσταση μπορεί να μετρηθεί ρυθμίζοντας το κουμπί ελέγχου της κλίμακας.
Αυτή η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο όταν ανακλάται αρκετό φως στη διεπαφή επίστρωσης-υποστρώματος για να ληφθεί μια καθαρή εικόνα στο μικροσκόπιο.
Για διαφανείς ή ημιδιαφανείς επικαλύψεις, όπως ανοδιωμένες μεμβράνες, η μέθοδος δεν είναι καταστροφική. Για να μετρηθεί το πάχος του αδιαφανούς στρώματος κάλυψης, πρέπει να αφαιρεθεί ένα μικρό κομμάτι του στρώματος κάλυψης, έτσι ώστε να σχηματιστεί ένα βήμα που μπορεί να διαθλάσει τη δέσμη φωτός μεταξύ της επιφάνειας του στρώματος κάλυψης και του υποστρώματος, οπότε η απόλυτη τιμή μπορεί να μετρηθεί το πάχος του στρώματος κάλυψης. Σε αυτή την περίπτωση, η μέθοδος είναι μια καταστροφική μέθοδος δοκιμής.
Το σφάλμα μέτρησης της μικροσκοπίας δύο ακτίνων είναι συνήθως μικρότερο από 10 τοις εκατό.
