原子力顯微鏡是一種以掃描隧道顯微鏡基本原理發展起來的掃描探針顯微鏡，利用原子/分子間的相互作用力來獲得樣品表面微觀形貌和力的信息。原子力顯微鏡是一種可用來研究包括絕緣體在內的固體材料表面結構的分析儀器。它通過檢測待測樣品表面和一個微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來研究物質的表面結構及性質。將一對微弱力敏感的微懸臂一端固定，另一端的微小針尖接近樣品，這時它將與其相互作用，作用力將使得微懸臂發生形變或運動狀態發生變化。掃描樣品時，利用傳感器檢測這些變化，就可獲得作用力分布信息，從而以納米級分辨率獲得表面結構信息。
原子力顯微鏡的分辨率在納米量級，比光學衍射極限高1000倍以上。信息是通過用機械探針“感覺”或“觸摸”表面來收集的。壓電元件有助于根據(電子)命令進行微小但精確的移動，從而實現準確掃描。可以檢測很多樣品，提供表面研究和生產控制或流程發展的數據，這些都是常規掃描型表面粗糙度儀及電子顯微鏡所不能提供的。
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