原子力顯微鏡是一種分析儀器，可以用來(lái)研究固體材料的表面結(jié)構(gòu)，包括絕緣體。它通過(guò)檢測(cè)待測(cè)樣品表面與微力傳感元件之間極弱的原子相互作用來(lái)研究材料的表面結(jié)構(gòu)和性能。當(dāng)對(duì)弱力極為敏感的微懸臂一端固定，另一端的靠近樣品時(shí)，會(huì)與樣品發(fā)生相互作用，力的作用會(huì)使微懸臂發(fā)生變形或改變其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在對(duì)樣品進(jìn)行掃描時(shí)，可以利用傳感器檢測(cè)這些變化來(lái)獲得力的分布信息，從而獲得納米級(jí)分辨率的表面形態(tài)結(jié)構(gòu)信息和表面粗糙度信息。
原子力顯微鏡主要由帶的微型懸臂、微型懸臂運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置、監(jiān)測(cè)其運(yùn)動(dòng)的反饋回路、掃描樣品的壓電陶瓷掃描裝置、計(jì)算機(jī)控制的圖像采集、顯示和處理系統(tǒng)組成。微懸臂運(yùn)動(dòng)可以用電學(xué)方法如隧道電流檢測(cè)或光學(xué)方法如光束偏轉(zhuǎn)和干擾來(lái)檢測(cè)。當(dāng)與樣品之間存在短程斥力時(shí)，通過(guò)檢測(cè)斥力可以得到表面原子分辨率圖像。一般來(lái)說(shuō)，分辨率也是在納米級(jí)。afm測(cè)量對(duì)樣品沒(méi)有特殊要求，可以測(cè)量固體表面、吸附系統(tǒng)等。
與sem相比，afm有很多優(yōu)勢(shì)。與電子顯微鏡只能提供二維圖像不同，afm能提供真實(shí)的三維表面圖像。同時(shí)，afm不需要對(duì)樣品進(jìn)行任何特殊處理，如鍍銅、鍍碳等，這些都會(huì)對(duì)樣品造成不可逆的損害。第三，電子顯微鏡需要在高真空環(huán)境下工作，而原子力顯微鏡在常壓甚至液體環(huán)境下也能很好地工作。這樣一來(lái)，它就可以用來(lái)研究生物大分子，甚至是活的生物組織。