原子力顯微鏡AFM是由IBM公司的Binnig與史丹佛大學的Quate于1985年所發(fā)明的，其目的是為了使非導體也可以在顯微鏡下進行觀測。

原子力顯微鏡的硬件架構(gòu)：在原子力顯微鏡AFM的系統(tǒng)中，可分成三個部分：力檢測部分、位置檢測部分、反饋系統(tǒng)。

1、力檢測部分：

在原子力顯微鏡的系統(tǒng)中，所要檢測的力是原子與原子之間的范德華力。所以在本系統(tǒng)中是使用微小懸臂來檢測原子之間力的變化量。這個微小懸臂有一定的規(guī)格，例如：長度、寬度、彈性系數(shù)以及針尖的形狀，而這些規(guī)格的選擇是根據(jù)樣品的特性以及操作模式的不同來選擇不同類型的探針。

2、位置檢測部分：

在原子力顯微鏡AFM的系統(tǒng)中，當針尖與樣品之間有了交互作用之后，會使得懸臂cantilever擺動，所以當激光照射在cantilever的末端時，其反射光的位置也會因為cantilever擺動而有所改變，這就造成偏移量的產(chǎn)生。在整個系統(tǒng)中是依靠激光光斑位置檢測器將偏移量記錄下并轉(zhuǎn)換成電的信號，以供SPM控制器作信號處理。

在原子力顯微鏡的系統(tǒng)中，將信號經(jīng)由激光檢測器取入之后，在反饋系統(tǒng)中會將此信號當作反饋信號，作為內(nèi)部的調(diào)整信號，并驅(qū)使通常由壓電陶瓷管制作的掃描器做適當?shù)囊苿?，以保持樣品與針尖保持合適的作用力。

原子力顯微鏡AFM便是結(jié)合以上三個部分來將樣品的表面特性呈現(xiàn)出來的：在原子力顯微鏡的系統(tǒng)中，使用微小懸臂來感測針尖與樣品之間的交互作用，這作用力會使cantilever擺動，再利用激光將光照射在cantilever的末端，當擺動形成時，會使反射光的位置改變而造成偏移量，此時激光檢測器會記錄此偏移量，也會把此時的信號給反饋系統(tǒng)，以利于系統(tǒng)做適當?shù)恼{(diào)整，后面再將樣品的表面特性以影像的方式給呈現(xiàn)出來。