原子力顯微鏡的探針一般由懸臂梁及針尖所組成，主要原理是由針尖與試片間的原子作用力，使懸臂梁產(chǎn)生微細(xì)位移，以測(cè)得表面結(jié)構(gòu)形狀，其中*常用的距離控制方式為光束偏折技術(shù)。AFM原子力顯微鏡的主要結(jié)構(gòu)可分為探針、偏移量偵測(cè)器、掃描儀、回饋電路及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)五大部分。原子力顯微鏡探針長(zhǎng)度只有幾微米長(zhǎng)，探針放置于一彈性懸臂(cantilever)末端，探針一般由成份Si、SiO2、SiN4、納米碳管等所組成，當(dāng)探針尖部和樣品表面非常接近時(shí)，二者之間會(huì)產(chǎn)生一股作用力，其作用力的大小值會(huì)隨著與樣品距離的不同而變化，進(jìn)而影響到懸臂彎曲或偏斜的程度，以低功率雷射打在懸臂末端上，利用一組感光二極管偵測(cè)器(Photo detector) 測(cè)量低功率雷射光反射角度的變化，因此當(dāng)探針掃描過樣品表面時(shí)，由于反射的雷射光角度的變化，感光二極管的二極管電流也會(huì)隨之不同，由測(cè)量電流的變化，可推算出這些懸臂被彎曲或歪斜的程度，由輸入計(jì)算機(jī)計(jì)算可產(chǎn)生樣品表面三維空間的一張影像。

納米碳管探針

由于探針針尖的尖銳程度決定影像的分辨率，愈細(xì)的針尖相對(duì)可得到更高的分辨率，因此具有納米尺寸碳管探針，是目前探針材料明日之星。納米碳管(carbon nanotube)是由許多五碳環(huán)及六碳環(huán)所構(gòu)成的空心圓柱體，因?yàn)榧{米碳管具有優(yōu)異的電性、彈性與軔度， 很適合作為原子力顯微鏡的探針針尖，因其末端的面積很小，直徑1～20nm，長(zhǎng)度為數(shù)十納米。碳納米管因?yàn)榫哂泻芎玫膹椥詮澢绊g性，可以減少在樣品上的作用力，避免樣品的成像損傷，使用壽命長(zhǎng)，可適用于比較脆弱的有機(jī)物和生物樣品。