AFM（原子力顯微鏡）掃描成像的原理主要基于以下幾個(gè)關(guān)鍵步驟和概念：
儀器組成：AFM主要由帶針尖的微懸臂、微懸臂運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置、監(jiān)控其運(yùn)動(dòng)的反饋回路、使樣品進(jìn)行掃描的壓電陶瓷掃描器件、計(jì)算機(jī)控制的圖像采集、顯示及處理系統(tǒng)組成。
探針與樣品間的相互作用：AFM的核心在于一個(gè)對(duì)微弱力極D敏感的微懸臂，其一D固定，另一D裝有一個(gè)微小的針尖。當(dāng)針尖與樣品表面輕輕接觸時(shí)，由于針尖尖D原子與樣品表面原子間存在極微弱的排斥力（或其他如范德瓦爾斯力、磁力等），這種力會(huì)導(dǎo)致微懸臂發(fā)生形變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。
力的控制與檢測(cè)：在掃描過(guò)程中，通過(guò)控制這種力的恒定（或按照某種規(guī)律變化），帶有針尖的微懸臂將對(duì)應(yīng)于針尖與樣品表面原子間作用力的等位面而在垂直于樣品的表面方向起伏運(yùn)動(dòng)。利用光學(xué)檢測(cè)法（如激光檢測(cè)法）或隧道電流檢測(cè)法，可以測(cè)得微懸臂對(duì)應(yīng)于掃描各點(diǎn)的位置變化。
成像過(guò)程：通過(guò)計(jì)算機(jī)控制的圖像采集、顯示及處理系統(tǒng)，根據(jù)微懸臂的位置變化信息，可以構(gòu)建出樣品表面的形貌圖像。這種圖像通常以灰度圖或彩色圖的形式展示，其中不同的灰度或顏色代表不同的高度或深度，從而可以直觀地展示樣品表面的起伏和結(jié)構(gòu)。
此外，AFM還具有一些特殊的工作模式，如接觸模式、非接觸模式和輕敲模式等。這些模式的選擇取決于具體的實(shí)驗(yàn)需求和樣品的性質(zhì)。例如，在接觸模式下，針尖始終與樣品表面接觸，可以獲得較高的分辨率；而在非接觸模式下，針尖與樣品表面保持一定的距離，可以避免對(duì)樣品的損傷。輕敲模式則是介于接觸模式和非接觸模式之間的一種工作模式，它利用微懸臂的振動(dòng)來(lái)探測(cè)樣品表面的信息，同時(shí)又能減少對(duì)樣品的損傷。
總之，AFM通過(guò)檢測(cè)探針與樣品表面之間的微弱相互作用力來(lái)成像，具有原子級(jí)的分辨率和廣泛的應(yīng)用范圍。