原子力显微镜是通过检测探针针尖与样品间的作用力获得表面信息。因此，提高对此作用力的检测精度就是提高AFM分辨率的核心问题。为此，探针针尖做得越来越细。

    同时，为了避免尖锐针尖对样品的损伤，扩大对柔软样品的兼容性，动态力模式被广泛应用。

    动态力模式下，探针处于振动状态，通过相互作用力对振动的影响检测力的大小。对于任意简谐振动而言（χ=Acos（ωτ+φ）），三个参数决定了振动状态：频率（ω=2πf），振幅和相位。受到作用力影响的振动探针，其振幅和频率都会发生变化。因此发展出两种检测手段：调幅模式和调频模式。锁定振动频率，测量探针与样品不同距离时振幅的改变，这种方法称为调幅模式；反之，固定振幅，测量作用力对频率的偏移作用，这种方法称为调频模式。

    振幅的变化可被基于传统接触模式的检测结构和检测电路兼容，因此调幅模式是目前最普遍的测试方法。该模式也被称为轻敲模式、AC模式、间歇接触模式等。但调幅模式的分辨率受到两个主要因素的影响。首先是振幅宽度，振幅越大，跨越的作用力梯度就越大，对振幅的改变也越大，也越容易被检测，但是无法区分振幅跨度内的作用力的梯度，因此其分辨率是受限的。另一方面，悬臂梁的振动质量因子（Q值）对分辨率影响很大。当振动环境的阻尼变大时（如从空气中移入液体中），探针悬臂梁的振动质量因子（Q值）会显著变小（降低2-3个数量级）。分辨率因此变得很差，一般只能达到十几到几十纳米的水平。

    同时，悬臂梁振动的时间常数（振动从开始改变到达到稳定的时间）会急剧变大，导致扫描时长不可接受（每幅图用时数小时到数天）。调幅模式若要达到原子级分辨率，除少数样品外，一般都需要真空甚至高真空环境。

    但在调频模式下，由于带宽可自由设定，因此不会遇到这个问题。而且因为频率相对于振幅对力的改变更为敏感，因此从理论上可以达到更高的分辨率。即使是在低Q值环境中，也可以实现接近调幅模式在真空中的分辨率。

    在工程实现上，最重要的是降低系统噪音水平。传统的调幅模式其系统噪音水平一般为100-300fm/√Hz，但是扫描单个原子时，其信号强度只有几十fm/√Hz的水平。因此必须将噪音压低到这个值以下才有可能实现原子/分子级别的分辨率。

    SPM-8100FM通过重新设计改造信号检测系统，成功将系统噪音水平降低到7fm/√Hz。在此基础上，实现了大气/液体环境中的原子/分子级分辨率。

    为了测试APM-8100FM的分辨率，对液体环境中的云母进行了扫描，可以稳定且清晰地得到典型的六边形结构，边长0.3nm左右。

    该仪器不仅对云母这种质地坚硬的样品可以在低Q值环境中（液体环境）获得原子图像，对于很柔软的样品，在类似的环境中，也可以达到调幅模式无法企及的分辨率。扫描缓冲溶液中的DNA双链，其双螺旋结构特有的大沟小沟清晰可见，而且，每个螺旋上的碱基数目也历历在目，与理论模型完全吻合。