与STM类似，在AFM中，使用对微弱力非常敏感的弹性悬臂上的针尖对样品表面作光栅式扫描。当针尖和样品表面的距离非常接近时，针尖的原子与样品表面的原子之间存在极微弱的作用力(10-12~10-6N)，此时，微悬臂就会发生微小的弹性形变。针尖与样品之间的力F与微悬臂的形变之间遵循虎克定律:F=-k*x ，其中，k为微悬臂的力常数。所以，只要测出微悬臂形变量的大小，就可以获得针尖与样品之间作用力的大小。

　　针尖与样品之间的作用力与距离有强烈的依赖关系，所以在扫描过程中利用反馈回路保持针尖与样品之间的作用力恒定，即保持为悬臂的形变量不变，针尖就会随样品表面的起伏上下移动，记录针尖上下运动的轨迹即可得到样品表面形貌的信息。这种工作模式被称为"恒力"模式(Constant Force Mode)，是使用广泛的扫描方式。

　　AFM的图像也可以使用"恒高"模式(Constant Height Mode)来获得，也就是在X，Y扫描过程中，不使用反馈回路，保持针尖与样品之间的距离恒定，通过测量微悬臂Z方向的形变量来成像。这种方式不使用反馈回路，可以采用更高的扫描速度，通常在观察原子、分子像时用得比较多，而对于表面起伏比较大的样品不适用。

　　测量分析显微镜的作用分析:

　　1、直角坐标中测定长度

　　2、旋转度盘测定角度

　　3、用作观察显微镜

　　4、利用微微动载物台之移动，配全目镜之十字座标线，作长度量测。

　　5、利用旋转载物台与目镜下端之游标微分角度盘，配全合目镜之址字座标线，作角度量测，令待测角一端对准十字线与之重合，然再让另一端也重合。

　　6、利用标准检测螺纹的节距、节径、外径、牙角及牙形等尺寸或外形。

　　7、检验金相表面的晶粒状况。

　　8、检验工件加工表面的情况。

　　9、检测微小工件的尺寸或轮廓是否与标准片相符。

　　测量分析显微镜，采用透、反射的方式对工件长度和角度作精密测量。特别适用于录象磁头、大规模集成电路线宽以及其它精密零件的测试。广泛地适用于计量室、生产作业线及科学研究等部门。

　　测量分析显微镜为光栅数显的小型精密测量仪器。工作台除作X、Y坐标的移动外，还可以作360?的旋转，亦可以进行高度方向做Z坐标的测量;采用双筒目镜观察。照明系统除作透、反射照明外还可以作斜光线照明。仪器进一步可连接CCD电视摄像头，作工件的轮廓放大;亦可连接计算机进行数据处理等测量。是一种理想的多用途的小型精密测量仪器。