原子力显微镜通常使用氮化硅作为一个灵敏的弹性微悬臂，在其J端有一个很尖的探针用来在样品上扫描。点状物或原子之间的相互作用力通常用Lennard-Jone电位描述:U(r)=-U0[(r0/Z)12-(r0/Z)6]此处Z为原子间距，U0和r0分别为平衡状态下原子间的能量和距离。当原子间距小于r0时，原子间作用力由吸引力变为排斥力。探针与表面之间的吸引力和排斥力被用于扫描力试验。不同表面方位的探针作用力给出关于表面形态和一些其他表面特征的信息。AFM原子力显微镜有两种类型：接触式和非接触式，分别基于排斥作用和吸引作用。原子力显微镜试验中，探针J端近似为显微球，则针尖与样品表面间的作用力为:F(Z)=2πR0B/3Z3，其中Z为针尖与样品之间的距离，R0为近似显微球针尖的半径，B为一个与物体介电常数有特殊关系的常量。AFM原子力显微镜探针安装在一个灵活的悬臂上，激光二极管发出的一束激光经悬臂反射后，打在一个分裂式光电二极管上，当探针在样品表面扫描时，由于样品表面原子结构起伏不平，悬臂也就随之起伏，于是激光束的反射也就起伏。光电二极管将其接收、放大，即可获得样品表面凹凸信息的原子结构图像。原子量级的表面形态记录是原子力显微镜(AFM)特有的性能。
轻敲模式(Tapping Mode, TM)成像技术在用原子力显微镜观察柔软、粘连、易碎的样品方面,TM成像术的出现是一个关键性进步。TM-AFM在空气中扫描时，探针通常以50000～500000次/秒的频率交替接触和离开表面。由于针尖接触表面造成能量损失，悬臂振荡减弱,这种振幅的减小可以用来鉴别、测量表面状态。当针尖通过表面隆起部分时，悬臂在较小空间内振荡，振荡的振幅同时变小；相反，当针尖通过凹陷处时，悬臂在较大范围振荡,振幅变大。
调整针尖-样品间距以维持恒定的振幅和作用于样品上的力。TM-AFM在液体媒质中扫描时，为了避免使整个液体细胞在悬臂振荡驱使下进入上下运动状态, B须选择一个合适的振荡频率(通常在5000～40000次/秒的范围内)。这种方法的特点是：当针尖沿X方向进行扫描时，周期性的使针尖在Z方向上撤离样品表面然后再接近，并保持每次撤离的距离相等，如果针尖撤离足够远，那麽针尖对样品的横向作用力就不会被累积，从而可减少针尖对样品的破坏作用。TM-AFM成像的优点在于，它既可以防止针尖与表面粘连和扫描过程中造成的样品破坏，又能接触表面并获得高分辨图像。而且TM-AFM成像具有广阔的线性范围，允许常规样品的重复测试。