原子力顯微鏡的工作模式是以針尖與樣品之間的作用力的形式來(lái)分類的,。主要有以下3種操作模式：接觸模式（contactmode),，非接觸模式（non-contactmode)和敲擊模式(tappingmode）。
接觸模式
從概念上來(lái)理解,，接觸模式是AFM最直接的成像模式,。AFM在整個(gè)掃描成像過(guò)程之中，探針針尖始終與樣品表面保持緊密的接觸,，而相互作用力是排斥力,。掃描時(shí)，懸臂施加在針尖上的力有可能破壞試樣的表面結(jié)構(gòu),，因此力的大小范圍在10-10～10-6N,。若樣品表面柔嫩而不能承受這樣的力，便不宜選用接觸模式對(duì)樣品表面進(jìn)行成像,。
非接觸模式
非接觸模式探測(cè)試樣表面時(shí)懸臂在距離試樣表面上方5～10nm的距離處振蕩,。這時(shí)，樣品與針尖之間的相互作用由范德華力控制,，通常為10-12N,，樣品不會(huì)被破壞，而且針尖也不會(huì)被污染,，特別適合于研究柔嫩物體的表面,。這種操作模式的不利之處在于要在室溫大氣環(huán)境下實(shí)現(xiàn)這種模式十分困難。因?yàn)闃悠繁砻娌豢杀苊獾貢?huì)積聚薄薄的一層水,，它會(huì)在樣品與針尖之間搭起一小小的毛細(xì)橋,，將針尖與表面吸在一起，從而增加對(duì)表面的壓力,。
敲擊模式
敲擊模式介于接觸模式和非接觸模式之間,，是一個(gè)雜化的概念。懸臂在試樣表面上方以其共振頻率振蕩,，針尖僅僅是周期性地短暫地接觸/敲擊樣品表面,。這就意味著針尖接觸樣品時(shí)所產(chǎn)生的側(cè)向力被明顯地減小了,。因此當(dāng)檢測(cè)柔嫩的樣品時(shí),，AFM的敲擊模式是的選擇之一。一旦AFM開始對(duì)樣品進(jìn)行成像掃描,，裝置隨即將有關(guān)數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng),，如表面粗糙度、平均高度、峰谷峰頂之間的距離等,，用于物體表面分析,。同時(shí)，AFM還可以完成力的測(cè)量工作,，測(cè)量懸臂的彎曲程度來(lái)確定針尖與樣品之間的作用力大小,。
三種模式的比較
接觸模式（ContactMode）：
優(yōu)點(diǎn)：掃描速度快，是能夠獲得“原子分辨率”圖像的AFM垂直方向上有明顯變化的質(zhì)硬樣品,，有時(shí)更適于用ContactMode掃描成像,。
缺點(diǎn)：橫向力影響圖像質(zhì)量。在空氣中,，因?yàn)闃悠繁砻嫖揭簩拥拿?xì)作用,，使針尖與樣品之間的粘著力很大。橫向力與粘著力的合力導(dǎo)致圖像空間分辨率降低,，而且針尖刮擦樣品會(huì)損壞軟質(zhì)樣品（如生物樣品,，聚合體等）。
非接觸模式：
優(yōu)點(diǎn)：沒有力作用于樣品表面,。
缺點(diǎn)：由于針尖與樣品分離,，橫向分辨率低；為了避免接觸吸附層而導(dǎo)致針尖膠粘,，其掃描速度低于TappingMode和ContactModeAFM,。通常僅用于非常怕水的樣品，吸附液層必須薄,，如果太厚,，針尖會(huì)陷入液層，引起反饋不穩(wěn),，刮擦樣品,。由于上述缺點(diǎn)，on-contactMode的使用受到限制,。
輕敲模式：
優(yōu)點(diǎn)：很好的消除了橫向力的影響,。降低了由吸附液層引起的力，圖像分辨率高,，適于觀測(cè)軟,、易碎、或膠粘性樣品,，不會(huì)損傷其表面,。
缺點(diǎn)：比ContactModeAFM的掃描速度慢。
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