原子力顯微鏡AFM是由IBM公司的Binnig與史丹佛大學的Quate于1985年所發明的，其目的是為了使非導體也可以在顯微鏡下進行觀測。

原子力顯微鏡的硬件架構：在原子力顯微鏡AFM的系統中，可分成三個部分：力檢測部分、位置檢測部分、反饋系統。

1、力檢測部分：

在原子力顯微鏡的系統中，所要檢測的力是原子與原子之間的范德華力。所以在本系統中是使用微小懸臂來檢測原子之間力的變化量。這個微小懸臂有一定的規格，例如：長度、寬度、彈性系數以及針尖的形狀，而這些規格的選擇是根據樣品的特性以及操作模式的不同來選擇不同類型的探針。

2、位置檢測部分：

在原子力顯微鏡AFM的系統中，當針尖與樣品之間有了交互作用之后，會使得懸臂cantilever擺動，所以當激光照射在cantilever的末端時，其反射光的位置也會因為cantilever擺動而有所改變，這就造成偏移量的產生。在整個系統中是依靠激光光斑位置檢測器將偏移量記錄下并轉換成電的信號，以供SPM控制器作信號處理。

在原子力顯微鏡的系統中，將信號經由激光檢測器取入之后，在反饋系統中會將此信號當作反饋信號，作為內部的調整信號，并驅使通常由壓電陶瓷管制作的掃描器做適當的移動，以保持樣品與針尖保持合適的作用力。

原子力顯微鏡AFM便是結合以上三個部分來將樣品的表面特性呈現出來的：在原子力顯微鏡的系統中，使用微小懸臂來感測針尖與樣品之間的交互作用，這作用力會使cantilever擺動，再利用激光將光照射在cantilever的末端，當擺動形成時，會使反射光的位置改變而造成偏移量，此時激光檢測器會記錄此偏移量，也會把此時的信號給反饋系統，以利于系統做適當的調整，后面再將樣品的表面特性以影像的方式給呈現出來。