กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (AFM) เป็นกล้องจุลทรรศน์ที่มีความแม่นยำสูงซึ่งแสดงภาพตัวอย่างโดยการเคลื่อนที่ด้วยโพรบด้วยปลายขนาดนาโนเมตรที่เคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว นี่ค่อนข้างแตกต่างจากกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัลซึ่งใช้แสงสะท้อนกับภาพตัวอย่าง โพรบ AFM ให้ความละเอียดในระดับที่สูงกว่ากล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัลเนื่องจากขนาดของโพรบมีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นที่ดีที่สุดของแสงที่มองเห็นได้มาก ในสุญญากาศสูงพิเศษกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมสามารถให้ภาพอะตอมแต่ละอะตอม ความสามารถในการแก้ปัญหาที่สูงมากทำให้ AFM เป็นที่นิยมในหมู่นักวิจัยที่ทำงานด้านนาโนเทคโนโลยี
แตกต่างจากกล้องจุลทรรศน์การสแกนอุโมงค์ (STM) ซึ่งภาพพื้นผิวทางอ้อมผ่านการวัดระดับของอุโมงค์ควอนตัมระหว่างหัววัดและตัวอย่างในกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมอะตอมโพรบจะทำการสัมผัสโดยตรงกับพื้นผิวหรือวัดพันธะเคมีระหว่างต้นและตัวอย่าง .
AFM ใช้คานหมุนด้วยกล้องจุลทรรศน์ด้วยปลายโพรบซึ่งมีขนาดวัดเป็นนาโนเมตร AFM ทำงานในโหมดใดโหมดหนึ่งจากสองโหมด: โหมดติดต่อ (คงที่) และโหมดไดนามิก (สั่น) ในโหมดสแตติกโพรบจะยังคงอยู่ในขณะที่อยู่ในโหมดไดนามิกจะมีการแกว่ง เมื่อนำ AFM เข้ามาใกล้หรือสัมผัสกับพื้นผิวเท้าแขนก็จะเบี่ยงเบน โดยปกติแล้วด้านบนของคานเป็นกระจกที่สะท้อนเลเซอร์ เลเซอร์สะท้อนบนโฟโตไดโอดซึ่งวัดการเบี่ยงเบนได้อย่างแม่นยำ เมื่อความผันผวนหรือตำแหน่งของปลาย AFM เปลี่ยนไปจะมีการลงทะเบียนในโฟโตไดโอดและภาพจะถูกสร้างขึ้น บางครั้งมีการใช้ทางเลือกที่แปลกใหม่เช่นออพติคอลอินเตอร์เฟอโรเมท, การตรวจจับ capacitive หรือเคล็ดลับการตรวจจับแบบ piezoresistive (ระบบเครื่องกลไฟฟ้า)
ภายใต้กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมอะตอมแต่ละอะตอมมีลักษณะเป็นปุยเลือนในเมทริกซ์ เพื่อให้ความละเอียดในระดับนี้ต้องใช้สภาพแวดล้อมสูญญากาศสูงเป็นพิเศษและคานทรงตัวแข็งมากซึ่งป้องกันไม่ให้เกาะติดกับพื้นผิวในระยะใกล้ ข้อเสียของเท้าแขนแข็งคือต้องมีเซ็นเซอร์ที่แม่นยำยิ่งขึ้นในการวัดระดับการเบี่ยงเบน
การสแกนด้วยกล้องจุลทรรศน์การขุดอุโมงค์ซึ่งเป็นกล้องจุลทรรศน์ความแม่นยำสูงอีกประเภทหนึ่งที่นิยมมักจะมีความละเอียดที่ดีกว่า AFMs แต่ข้อดีของ AFMs คือสามารถใช้ในสภาพแวดล้อมที่เป็นของเหลวหรือก๊าซในขณะที่ STM ต้องทำงานในสุญญากาศสูง วิธีนี้ช่วยให้สามารถถ่ายภาพตัวอย่างเปียกโดยเฉพาะเนื้อเยื่อชีวภาพ เมื่อใช้ในสุญญากาศที่มีความดันสูงมากและมีตัวยึดที่แข็ง, กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมมีความละเอียดใกล้เคียงกับ STM
