原子力显微镜是一种新型的高分辨率原子级表面分析仪。它不仅可以观察导体和半导体材料状扫描隧道显微镜的表面现象，还可以用来观察玻璃和陶瓷等非导体表面的微观结构。原子力显微镜还可以直接观察气体、水和油中的物体而不受损伤，极大地拓展了微观技术在生命科学、物理学、化学、材料科学和表面科学等领域的应用，具有广阔的应用前景。
原子力显微镜是利用自身对力敏感的探针针尖与样品数据之间的相互影响作用力来实现表面成像的，记录针尖向上和向下的轨迹，以获取有关样品表面形状的信息。
原子力显微镜尖端之间的力 F 与样品与微悬臂变形 z 之间的力 F 遵循胡克的 F-k-z 定律，其中 k 是微悬臂的力常数。在 x、 y 扫描过程中，探测器尖端与参考电平之间的距离保持不变，无反馈回路，可以直接测量微悬臂梁成像时的 z 向变形。因为这种方法不使用反馈回路，可以使用较高的扫描速度，通常在观察原子时，分子比较多的使用，但对于表面起伏的样品是不适合的。
与电子显微镜相比，原子力显微镜具有许多优点：如果样品制备简单，样品传导是否适合仪器；操作环境不受限制，即可以在真空中或大气中进行；可以计算受测试区域的表面粗糙度值等。
