原子力顯微鏡系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：(1)帶針尖的力敏感元件;(2)力敏感元件運動檢測裝置;(3)監(jiān)控力敏感元件運動的反饋回路;(4)掃描系統(tǒng)(一般使用壓電陶瓷),，其作用是使樣品進行掃描運動;(5)圖象采集及顯示;(6)圖象處理系統(tǒng)。其中關鍵的是前兩部分,。 原子力顯微鏡的工作原理將一個對微弱力極敏感的微懸臂一端固定,，另一端有一微小的針尖，針尖與樣品表面輕輕接觸。使針尖在樣品的表面上掃描,，由于針尖原子與樣品表面原子間存在極微弱的排斥力(10-8-10-6N),，原子間作用力的檢測主要由光杠桿技術來實現(xiàn)。如果探針和樣品間有力的作用,，懸臂將會彎曲,。為檢測懸臂的微小彎曲量(位移)，采用激光照射懸臂的,，四象限探測器就可檢測出懸臂的偏轉,。如果控制這種力在掃描過程中保持恒定，則微懸臂將在垂直于樣品表面的方向上起伏運動,，利用隧道電流檢測法或光學檢測方法,，測定微懸臂對應于掃描各點的位置變化，從而可以獲得樣品表面形貌的信息,。
根據(jù)原子力顯微鏡所測力的性質的不同,，其工作模式及微懸臂運動的檢測方法將有所不同。所謂工作模式,，主要是指AFM工作時微懸臂運動所處的狀態(tài),，主要可分為兩種。一種為準靜態(tài)工作模式,，此時針尖與樣品的相互作用力較強,，微懸臂有較大形變，可用隧道電流法,，電容及激光束偏轉探測法等直接檢測此形變,。處于該模式，針尖與樣品的間距小于0.03nm,，基本上是緊密接觸的(故又稱接觸模式),。由于此時二者電子云發(fā)生重疊，導致儀器的分辨率高,，可達原子級水平,。
