原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope，AFM）是一種高分辨率的顯微鏡，可以用于觀察樣品表面的拓撲結構和表征其物理性質。下面是原子力顯微鏡的基本工作原理：

       探針：原子力顯微鏡使用一根非常細小的探針，通常是針尖直徑在納米尺度范圍內。探針通常由硅或金剛石等材料制成，并在其末端具有一個非常小的尖端。

       探針探測力：AFM探針通過懸臂梁或柱形探針支撐在樣品表面上，調整到非常接近的距離。由于原子間力的作用，探針與樣品表面之間存在相互作用力，包括吸附力、排斥力和萬有引力等。

       探針運動和力探測：AFM探針以非接觸或接觸模式在樣品表面上進行掃描。在非接觸模式下，探針振動在樣品表面上方，通過測量探針的振幅和頻率變化來獲取樣品表面的拓撲信息。在接觸模式下，探針與樣品直接接觸，并通過探測器測量在探針與樣品之間的力變化。

       力控制和反饋系統：原子力顯微鏡通過一個反饋系統來保持探針與樣品之間的恒定力。在掃描過程中，控制系統通過調整探針的位置，使得探針與樣品之間的力保持在設定的值，從而實現對樣品表面的高精度測量。

       數據采集和圖像重建：AFM通過記錄探針位置和力傳感器的信號來獲取樣品表面的拓撲信息。這些數據經過處理和分析，可以生成樣品表面的圖像，并顯示出樣品表面的高度和形貌特征。

       附加模式和測量：除了拓撲測量外，原子力顯微鏡還可以進行其他測量，如摩擦力、磁力、電流和電勢等物理性質的測量。通過在探針上附加特定的探測器和激勵源，可以實現不同類型的測量和分析。

       原子力顯微鏡的工作原理基于探針與樣品之間的相互作用力，通過精確控制和測量這些力的變化，可以獲得高分辨率的樣品表面信息。AFM在納米尺度下具有非常高的分辨率和靈活性，廣泛應用于材料科學、納米技術、生物學等領域的研究和表征。