先让细针和表面轻轻接触
把一根很细的针装在柔软悬臂的末端，让它沿表面移动。遇到凸起，针受到向上的推力，悬臂便弯起来。只要知道悬臂有多硬，就能把弯曲量换成力。原子力显微镜，简称 AFM，正是用这类微小相互作用探查表面。
这根悬臂很小，仪器通常用光来读它的弯曲。激光照到梁面，再反射到分区光探测器上。梁面稍稍倾斜，反射光的方向就改变，两个半区接收到的光也随之变化。这种把小角度放大成光斑位移的办法叫光杠杆。它读到的是梁的响应，距离样品的形貌图还差一个反馈过程。
高度来自扫描器怎样追随力信号
接触扫描常把悬臂挠度维持在一个设定值。受力太大，扫描器就抬高探头；受力太小，就把它降低。探针一行行扫过表面，仪器把扫描器上下移动的记录排成图像。这个回路需要有限时间响应，所以扫描器高度和挠度误差通常都值得保存。
一处窄凸起很适合观察这种响应。慢慢经过时，扫描器来得及升高，再回到原位；扫得太快，抬高还没完成，探针已经越过顶端。图中的凸起可能变矮，边缘位置也会偏移。对同一位置改变扫描速度，能帮助判断这部分变化是否来自跟踪滞后。
针尖侧面也能先碰到凸起
即使反馈足够快，有限大小的针尖仍会改变图像。想象用一根圆头针去描一个很窄的凸点：针的侧面先接触凸点，针尖中心此时还在旁边。针中心记录出的凸起就比样品本身更宽。若换成更钝的针，展宽通常更明显。
这是一种接触几何效应。给定样品形状和针尖轮廓，可以寻找每个横向位置上刚好不穿过表面的最低针尖高度。由这些高度得到的包络，在数学上属于几何膨胀。它说明为什么知道针尖形状有助于解释扫描图，也说明窄沟槽可能根本没有被针尖触到。
若台阶上下的平台都足够宽，针尖能在两边分别落稳，两平台的高度差仍可保留，边缘附近的轮廓却会展宽。更换针尖后，可以把平台中央与边缘分开比较。已知台阶适合校准高度，专门的尖锐结构则能帮助估计针尖轮廓。结合这些独立信息，才能更稳妥地解释图中的边界。
力曲线补上表面怎样变形的信息
软表面还会被探针压下去。让探头在一个位置缓慢接近，再向后撤，保留位移和挠度，就得到接近与回撤曲线。把探测器信号换成挠度、再换成力，需要分别校准光读出和悬臂刚度；扫描器的位移尺度也要清楚。
在平坦、无黏附、弹性变形较浅的条件下，可以用球形接触模型，把力与压入量联系起来。针尖半径和刚度的不确定都会传到材料参数中。真实样品若出现黏附、塑性或黏弹性，接近和回撤可能不重合，分析就需要加入相应过程。
AFM 还有让探针反复接触表面的工作方式。共振轻敲通常用振幅作反馈，离共振周期力方式则可控制每次接触的峰值力；两者读取的信号不同。无论采用哪种方式，理解一张图都要顺着力、悬臂、探测器和反馈回路追到最后。