原子力顯微鏡的探針長度只有幾微米長，一般由懸臂梁和針尖組成，主要原理是將原子力介于針尖和試驗(yàn)樣品之間，使懸臂光束產(chǎn)生精細(xì)位移來測(cè)量表面結(jié)構(gòu)的形狀，其中常見的距離控制方法是光束除法技術(shù)。

探針被放置在懸臂的末端，一般由 si、 sio2、 sin4、納米管等組成。當(dāng)探針與樣品表面密切接觸時(shí)，探針與樣品之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)力。力隨探頭與樣品之間的距離而變化，導(dǎo)致懸臂發(fā)生彎曲或偏移，用低功率激光照射懸臂的末端，用光電探測(cè)器測(cè)量被低功率激光反射的光的角度變化。當(dāng)探針掃描樣品表面時(shí)，反射光的角度發(fā)生變化，光電二級(jí)管的二級(jí)管電流發(fā)生變化。根據(jù)測(cè)得的初始電流變化可以計(jì)算出懸臂梁的彎曲程度或變形程度，并通過計(jì)算機(jī)輸入生成樣品的表面三維圖像。

探針與被測(cè)樣品之間的距離保持在納米尺度上，從測(cè)量樣品到系統(tǒng)計(jì)算的圖像。如果距離太大，就無法獲得樣品表面的信息。如果測(cè)試距離太小，會(huì)損壞被測(cè)試樣品的探頭和表面，改變樣品掃描器垂直方向施加的電壓，使樣品拉伸，調(diào)整探頭和被測(cè)試樣品之間的距離，反過來控制探頭和樣品之間相互作用的強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)反饋控制。