原子力顯微鏡通常使用氮化硅作為一個靈敏的彈性微懸臂，在其J端有一個很尖的探針用來在樣品上掃描。點狀物或原子之間的相互作用力通常用Lennard-Jone電位描述:U(r)=-U0[(r0/Z)12-(r0/Z)6]此處Z為原子間距，U0和r0分別為平衡狀態(tài)下原子間的能量和距離。當(dāng)原子間距小于r0時，原子間作用力由吸引力變?yōu)榕懦饬ΑＬ结樑c表面之間的吸引力和排斥力被用于掃描力試驗。不同表面方位的探針作用力給出關(guān)于表面形態(tài)和一些其他表面特征的信息。AFM原子力顯微鏡有兩種類型：接觸式和非接觸式，分別基于排斥作用和吸引作用。原子力顯微鏡試驗中，探針J端近似為顯微球，則針尖與樣品表面間的作用力為:F(Z)=2πR0B/3Z3，其中Z為針尖與樣品之間的距離，R0為近似顯微球針尖的半徑，B為一個與物體介電常數(shù)有特殊關(guān)系的常量。AFM原子力顯微鏡探針安裝在一個靈活的懸臂上，激光二極管發(fā)出的一束激光經(jīng)懸臂反射后，打在一個分裂式光電二極管上，當(dāng)探針在樣品表面掃描時，由于樣品表面原子結(jié)構(gòu)起伏不平，懸臂也就隨之起伏，于是激光束的反射也就起伏。光電二極管將其接收、放大，即可獲得樣品表面凹凸信息的原子結(jié)構(gòu)圖像。原子量級的表面形態(tài)記錄是原子力顯微鏡(AFM)特有的性能。

輕敲模式(Tapping Mode, TM)成像技術(shù)在用原子力顯微鏡觀察柔軟、粘連、易碎的樣品方面,TM成像術(shù)的出現(xiàn)是一個關(guān)鍵性進步。TM-AFM在空氣中掃描時，探針通常以50000～500000次/秒的頻率交替接觸和離開表面。由于針尖接觸表面造成能量損失，懸臂振蕩減弱,這種振幅的減小可以用來鑒別、測量表面狀態(tài)。當(dāng)針尖通過表面隆起部分時，懸臂在較小空間內(nèi)振蕩，振蕩的振幅同時變小；相反，當(dāng)針尖通過凹陷處時，懸臂在較大范圍振蕩,振幅變大。

調(diào)整針尖-樣品間距以維持恒定的振幅和作用于樣品上的力。TM-AFM在液體媒質(zhì)中掃描時，為了避免使整個液體細(xì)胞在懸臂振蕩驅(qū)使下進入上下運動狀態(tài), B須選擇一個合適的振蕩頻率(通常在5000～40000次/秒的范圍內(nèi))。這種方法的特點是：當(dāng)針尖沿X方向進行掃描時，周期性的使針尖在Z方向上撤離樣品表面然后再接近，并保持每次撤離的距離相等，如果針尖撤離足夠遠(yuǎn)，那麼針尖對樣品的橫向作用力就不會被累積，從而可減少針尖對樣品的破壞作用。TM-AFM成像的優(yōu)點在于，它既可以防止針尖與表面粘連和掃描過程中造成的樣品破壞，又能接觸表面并獲得高分辨圖像。而且TM-AFM成像具有廣闊的線性范圍，允許常規(guī)樣品的重復(fù)測試。