原子力顯微鏡是利用檢測(cè)樣品表面與細(xì)微的探針之間的相互作用力（原子力）測(cè)出表面的形貌。

　　探針在小的軔性的懸臂上，當(dāng)探針接觸到樣品表面時(shí)，產(chǎn)生的相互作用，以懸臂偏轉(zhuǎn)形式檢測(cè)。樣品表面與探針之間的距離小于3－4nm，以及在它們之間檢測(cè)到的作用力，小于10－8N。激光二極管的光線聚焦在懸臂的背面上。當(dāng)懸臂在力的作用下彎曲時(shí)，反射光產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，使用位敏光電檢測(cè)器偏轉(zhuǎn)角。然后通過計(jì)算機(jī)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而得到樣品表面的三維圖象。

　　完整的懸臂探針，置放于在受壓電掃描器控制的樣品表面，在三個(gè)方向上以精度水平0.1nm或更小的步寬進(jìn)行掃描。一般，當(dāng)在樣品表面詳細(xì)掃繪（XY軸）時(shí)，懸臂的位移反饋控制的Z軸作用下保存固定不變。以對(duì)掃描反應(yīng)是反饋的Z軸值被輸入計(jì)算機(jī)處理，得出樣品表面的觀察圖象（3D圖象）。

　　原子力顯微鏡可以檢測(cè)很多樣品，提供表面研究和生產(chǎn)控制或流程發(fā)展的數(shù)據(jù)，這些都是常規(guī)掃描型表面粗糙度儀及電子顯微鏡所不能提供的。