原子力显微镜AFM是由IBM公司的Binnig与史丹佛大学的Quate于1985年所发明的，其目的是为了使非导体也可以在显微镜下进行观测。
原子力显微镜的硬件架构：在原子力显微镜AFM的系统中，可分成三个部分：力检测部分、位置检测部分、反馈系统。
1、力检测部分：
在原子力显微镜的系统中，所要检测的力是原子与原子之间的范德华力。所以在本系统中是使用微小悬臂来检测原子之间力的变化量。这个微小悬臂有一定的规格，例如：长度、宽度、弹性系数以及针尖的形状，而这些规格的选择是根据样品的特性以及操作模式的不同来选择不同类型的探针。
2、位置检测部分：
在原子力显微镜AFM的系统中，当针尖与样品之间有了交互作用之后，会使得悬臂cantilever摆动，所以当激光照射在cantilever的末端时，其反射光的位置也会因为cantilever摆动而有所改变，这就造成偏移量的产生。在整个系统中是依靠激光光斑位置检测器将偏移量记录下并转换成电的信号，以供SPM控制器作信号处理。
在原子力显微镜的系统中，将信号经由激光检测器取入之后，在反馈系统中会将此信号当作反馈信号，作为内部的调整信号，并驱使通常由压电陶瓷管制作的扫描器做适当的移动，以保持样品与针尖保持合适的作用力。
原子力显微镜AFM便是结合以上三个部分来将样品的表面特性呈现出来的：在原子力显微镜的系统中，使用微小悬臂来感测针尖与样品之间的交互作用，这作用力会使cantilever摆动，再利用激光将光照射在cantilever的末端，当摆动形成时，会使反射光的位置改变而造成偏移量，此时激光检测器会记录此偏移量，也会把此时的信号给反馈系统，以利于系统做适当的调整，后面再将样品的表面特性以影像的方式给呈现出来。