原子力显微镜的测试原理基于探测和测量原子间的相互作用力，从而以极高的分辨率（通常达到纳米级甚至原子级）来研究固体材料的表面形貌和结构。以下是AFM的基本测试原理：
探针与悬臂：AFM原子力显微镜使用一个极其尖锐的探针，该探针安装在一个弹性悬臂的末端。这个探针可以非常接近样品表面，甚至达到原子级的距离。
力的检测：当探针扫描样品表面时，探针与样品表面之间的相互作用力（如范德华力、静电力、磁力等）会导致悬臂发生弯曲或振动。这些微小的悬臂运动通过一个高灵敏度的传感器（通常是激光反射检测系统）来检测。具体来说，一个激光束被照射到悬臂的背面，反射回的激光束会被一个位置敏感的光电探测器捕捉。当悬臂因为与样品的相互作用而移动时，反射激光的方向也会改变，这种变化被用来测量悬臂的运动。
反馈机制和成像：原子力显微镜通常配备有一个反馈系统，用来控制探针与样品表面的距离，保持探针与样品之间的相互作用力在一定范围内。通过调整探针的位置，可以获得样品表面的高度信息，从而生成样品表面的三维图像。在扫描过程中，系统通过不断调整探针的高度来保持恒定的相互作用力，从而确保图像的准确性和一致性。
根据探针与样品表面之间的相互作用力的不同，AFM原子力显微镜测试可以分为三种模式：
接触模式：在此模式下，探针与样品表面直接接触，利用原子间的斥力进行成像。这种模式可以获得高解析度图像，但可能导致样品变形和针尖受损。
非接触模式：在此模式下，探针距离样品表面一定距离（通常为5-20纳米），利用原子间的吸引力进行成像。这种模式不损伤样品表面，但分辨率较低，且存在误判现象。
轻敲模式：在此模式下，探针在扫描过程中周期性地接触和离开样品表面，以减少表面损伤并提高成像分辨率。这种模式结合了接触模式和非接触模式的优点，既能获得高分辨率的图像，又能减少对样品的损伤。
总的来说，原子力显微镜通过测量探针与样品表面之间的相互作用力来成像样品表面的形貌和结构，具有极高的分辨率和广泛的应用前景。