原子力显微镜有三种基本成像模式，它们分别是接触式、非接触式、轻敲式。
接触式：在这种模式下，探针针尖始终与样品表面保持紧密的接触，相互作用力是排斥力。这种模式通常用于产生稳定的、分辨率高的图像，但不适用于研究生物大分子、低弹性模量样品以及容易移动和变形的样品，因为接触力可能会损坏这些样品。
非接触式：在这个模式下，针尖在样品表面的上方振动，始终不与样品接触。这种模式主要探测的是范德华作用力和静电力等对成像样品没有破坏的长程作用力。这种模式适用于研究柔软或有弹性的样品，而且不会钝化针尖或样品表面，但操作相对较难，通常不适用于在液体中成像，在生物中的应用也很少。
轻敲式：微悬臂在其共振频率附近做受迫振动，振荡的针尖轻轻的敲击表面，间断地和样品接触。这种模式类似于非接触式，但更靠近样品表面。损害样品的可能性比接触式少（不用侧面力，摩擦或者拖拽）。轻敲模式的分辨率和接触模式一样好，而且由于接触时间非常短暂，针尖与样品的相互作用力很小，通常为1皮牛顿（pN）～1纳牛顿（nN），剪切力引起的分辨率的降低和对样品的破坏几乎消失，所以适用于对生物大分子、聚合物等软样品进行成像研究。对于一些与基底结合不牢固的样品，轻敲模式与接触模式相比，很大程度地降低了针尖对表面结构的“搬运效应”。样品表面起伏较大的大型扫描比非接触式的更有效。
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