長焦距顯微鏡一種可用來研究包括絕緣體在內的固體材料表面結構的分析儀器。 它通過檢測待測樣品表面和一個微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來研究物質的表面結構及性質。將一對微弱力敏感的微懸臂一端固定, 另-端的微小針尖接近樣品， 這時它將與其相互作用，作用力將使得微懸臂發生形變或運動狀態發生變化。
測量模式：
1)接觸模式
在靜態模式中，靜態探針偏轉用做反饋信號。因為靜態信號的測試與噪音和偏移成正比，低硬度探針用來增強外偏轉信號。然而，因為探針非常接近于樣品的表面，吸引力非常強導致探針切入樣品表面。因此靜態原子力顯微鏡幾乎都用在總使用力為排斥力的情況。結果，這種技術經常被叫做“接觸模式”。在接觸模式中，掃描過程時保持探針偏轉不變來使其探針和樣品表面的作用力保持恒定。
2)非接觸模式
在這種模式下，懸臂上的探針并不接觸樣品表面，而是以比其共振頻率略高的頻率振動，振幅通常小于幾納米。范德華力在探針距離表面樣品1~3納米時強，它與其他在表面上的長程力會降低懸臂的振動頻率。
通過調整探針與樣品間的平均距離，頻率的降低與反饋回路一起保持不變的振動頻率或振幅。測量(x,y)每個數據點上的探針與樣品間的距離即可讓掃描軟件構建出樣品表面的形貌。
3)輕敲模式
在不同的pH的溶液環境中使用輕敲模式得到的高分子單鏈的原子力顯微鏡圖(0.4 nm 厚)。
