AFM的针尖的高度一般小于5 μm，针尖直径小于10 nm。AFM针尖位于长度100～500 μm悬臂的自由端。当针尖在样品表面运动时，针尖和样品的作用力使得悬臂发生弯曲或扭曲。通过系统的探测系统探测悬臂的变化，由计算机系统生成物体的表面形貌。大多数AFM采用光学办法探测悬臂的位置，其原理如图2–2所示。从二极管激光发生器中发射的光束经过悬臂的反射，由光敏定位探测器对信号进行采集。当悬臂发生变化时，光束在探测器的位置发生变化。探测器-悬臂的距离与悬臂长度之比对悬臂的形变进行放大。所以系统可以探测悬臂自由端即针尖所在位置在垂直方向上纳米级别的变化。