原子力顯微鏡提供了多種不同的測量模式，使科研人員能夠表征任何給定樣品的特性，從高分辨率表面形貌到電學(xué)或磁特性。本文簡答介紹了常見的AFM原子力顯微鏡模式。
接觸模式
靜態(tài)力模式
靜態(tài)模式，或稱接觸模式，是操作原子力顯微鏡的原始且*簡單的模式。在這種模式下，當(dāng)探頭光柵掃描樣品表面時探頭與樣品持續(xù)接觸。換句話說，探頭“拖動”著走過樣品。靜態(tài)模式*常見的配置是在恒力或偏轉(zhuǎn)反饋模式下運(yùn)行的。在這種模式下，懸臂偏轉(zhuǎn)是反饋參數(shù)。懸臂偏轉(zhuǎn)由用戶設(shè)定，與尖DUAN對表面的推動力度有關(guān)，因此用戶可以控制探針和樣品之間的相互作用是溫和還是強(qiáng)烈。
橫向力模式
橫向力模式或摩擦力模式是靜態(tài)模式（接觸模式）的一種形式。 在橫向力模式下，成像與在靜態(tài)模式下完全一樣，只是懸臂掃描運(yùn)動通常垂直于懸臂的軸進(jìn)行，而常規(guī)的靜態(tài)模式下掃描旋轉(zhuǎn)是自由的。
此模式對于測量表面的摩擦力是特別有效的，因為當(dāng)探頭沿著表面光柵掃描時，由于扭矩而導(dǎo)致懸臂左右扭曲。通過標(biāo)定懸臂的扭轉(zhuǎn)彈簧常數(shù)，可以將橫向力測量值轉(zhuǎn)換為摩擦力。
動態(tài)模式
動態(tài)力模式 (輕敲模式)
動態(tài)力模式是指懸臂以共振或接近共振的高頻率振蕩的AFM原子力顯微鏡模式的集合。一種特殊的動態(tài)模式，稱為 調(diào)幅模式 (AM-AFM)，是*常見的原子力顯微鏡成像模式。在AM-AFM中，振蕩幅度是反饋參數(shù)；其他動態(tài)模式具有不同的反饋參數(shù)，例如頻率（頻率調(diào)制）或相位（相位調(diào)制）。調(diào)幅模式，輕敲模式，間歇接觸模式和動態(tài)力模式可以當(dāng)同義詞使用。
相位成像模式
相位對比度成像是*常見AFM原子力顯微鏡成像方法之一（如果不是*常見的），它根據(jù)材料特性獲得對比度。相位對比度成像是一種動態(tài)模式，是指在這種模式下采集的相位通道。 一個激發(fā)態(tài)懸臂振蕩將展示在驅(qū)動和響應(yīng)之間的相移(φ) 。
**成像模式的掃描方法
附加的測量模式通常結(jié)合特殊的懸臂，可以測量除形貌外的樣品特性。例如 磁力顯微(MFM) 和幾種 電學(xué) AFM 模式. 其中一些模式取決于對磁場或電場的檢測。這類測量的關(guān)鍵是將短程范德華力與長程電或磁力分開。提升懸臂可以探測較長程的電磁力，并使它們與已在地形成像中出現(xiàn)的短程范德華力中解離出來。
單通道法
在單通道或恒定高度設(shè)定中，在開始進(jìn)行長程相互作用的成像之前，表面坡度已由完成的地形圖或線測得，然后在樣品上方的固定高度處（補(bǔ)償了平均坡度后的）掃描尖DUAN。
雙通道法
與單道法不同的是交錯掃描和雙道成像模式（分別在下面的示意圖中的左側(cè)和右側(cè)），可提供表面的地形信息和功能信號。在交錯掃描模式下，前向掃描記錄掃描線的地形，然后在后向掃描過程中將尖DUAN提升到樣品上方。在雙道法中，地形測量在**程向前和向后測量，在第二程的向前和向后移動中測量遠(yuǎn)程信號。雙道掃描提供了更精確的地形和遠(yuǎn)程信號之間的相關(guān)性，而交錯掃描模式則更快。
磁力顯微
磁力顯微 (MFM) 是相位成像模式下用帶有薄磁性涂層的原子力顯微鏡懸臂來探測樣品和磁化尖DUAN間的磁場。這種方法通常用于成像具有非均勻磁性的任何材料，如磁基硬盤驅(qū)動器。它可以在單道掃描、交錯掃描和雙道掃描模式下工作。這些模式中的任何一種都需要對采集磁力顯微鏡圖像時樣品上方的高度進(jìn)行優(yōu)化。
電學(xué)AFM模式
AFM可以探測材料和表面的多種電學(xué)性能。 這些方法根據(jù)要探究的信息以靜態(tài)模式或動態(tài)模式運(yùn)行。諸如電流，電導(dǎo)率，表面電勢和電容之類的特性探測在包括半導(dǎo)體，太陽能電池，導(dǎo)電聚合物和納米電子學(xué)在內(nèi)的許多應(yīng)用中日益重要。 這些應(yīng)用的共同點(diǎn)是，需要測量日益小型化的設(shè)備和特征的電學(xué)性能。
導(dǎo)電探針原子力顯微鏡 AFM (C-AFM)
這是一種靜態(tài)模式法，其中電流分布和表面形貌同時映射。這與掃描隧道顯微鏡相似，因為它們都是在針尖和樣品之間施加偏壓，并測量兩者之間的隧道電流。然而，與銳利的金屬線相反，C-AFM使用導(dǎo)電懸臂,其優(yōu)點(diǎn)是它獨(dú)立地提供地形信息和電流信息。在這種模式下，還可以收集測量電流與電壓曲線（通常稱為IV曲線）的單點(diǎn)測量，以探測某個位置的詳細(xì)電學(xué)特性。
壓電力顯微 (PFM)
這種基于靜態(tài)模式的方法適合于研究鐵電或壓電材料，它們會對電場施加產(chǎn)生機(jī)械響應(yīng)。當(dāng)通過導(dǎo)電AFM尖DUAN施加電壓時，此模式可以同時測量材料的形貌和機(jī)械響應(yīng)。銳利的導(dǎo)電AFM針尖與樣品接觸，針尖與樣品之間施加交流電壓。由于這個外加電壓，樣品會膨脹或收縮振蕩。然后用鎖定放大器檢測懸臂的偏轉(zhuǎn)來跟蹤樣品的運(yùn)動。振幅提供材料壓電張量的信息，相位提供極化方向的信息。
靜電力顯微 (EFM)
該模式等同于電學(xué)的 MFM 且以 相位成像模式運(yùn)行, 但現(xiàn)在用于對基板電場變化進(jìn)行成像。 掃描時尖DUAN被提升到表面上方（通常只有幾十納米），會在尖DUAN和樣品之間施加電壓，以產(chǎn)生長程靜電力。
開爾文探針力顯微 (KPFM)
KPFM 可提供有關(guān)樣品表面的接觸電勢或功函數(shù)的信息，從而提供與樣品電學(xué)性相關(guān)的對比機(jī)制。 開爾文探針力顯微在振幅調(diào)制模式下運(yùn)行，是一種 動態(tài)力模式 其帶有薄導(dǎo)電涂層的懸臂以其共振頻率被驅(qū)動（該模式也稱為輕敲模式）。
力譜
AFM 力譜是指單點(diǎn)測量，其中懸臂接近并“刺入”樣品，然后縮回。在此過程中，測量懸臂偏轉(zhuǎn)與壓電運(yùn)動，*終將其轉(zhuǎn)換為力與尖DUAN-樣品分離的測量，從而提供有關(guān)樣品的機(jī)械信息。AFM 力曲線可用于挖掘樣品的各種機(jī)械性能，包括粘附力，剛度（模量），展開/拉伸測量值和壓痕深度（在給定的載荷下，針尖刺入樣品的深度）。
電化學(xué) AFM (EC-AFM)
電化學(xué)AFM 模式允許在電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時進(jìn)行原子力顯微測量。原子力顯微鏡本身不是電化學(xué)反應(yīng)的一部分，它只是一個觀察者。特別是AFM的尖DUAN不導(dǎo)電且處于浮動電位，以確保它不干擾電化學(xué)反應(yīng)。 利用一種特殊的電化學(xué)電池，可以在電解液中監(jiān)測電極表面的變化。陰極上的還原反應(yīng)和陽極上的氧化反應(yīng)都可以被研究。明了這些反應(yīng)在諸如腐蝕、電池和光電等應(yīng)用中是至關(guān)重要的。因此，EC-AFM允許在反應(yīng)過程中對電極結(jié)構(gòu)進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測。從而建立了電極結(jié)構(gòu)/形貌與電化學(xué)活性之間的關(guān)系。