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薄膜可以在从食物包装到光伏中的任何内容中发挥着宝贵的作用，并且创造任何新的薄膜的重大步骤能够以极其精细的细节表征其表面和物理品质。
利用原子力显微镜(AFM)建立薄膜纳米尺度形貌的三维模型，可以提供关于薄膜质量的关键数据，包括其粗糙度、缺陷、表面的不同阶段和生长模式。
粗糙度和纹理等表面因素往往与电影功能反应相关。例如，切削工具上的碳涂层的微观结构转化为摩擦，而生物薄膜的粗糙度转化为润湿性。在开发过程中测量薄膜粗糙度还提供了一种方法来衡量关键控制指标并揭示对结构 - 财产关系的新见解。AFM分析还可用于确定通常施加到薄膜的制造后处理的结果，以及检查产品故障问题。
AFM通常通过所谓的“轻拍”模式进行地形成像。这个设置涉及到使AFM悬臂振动接近其共振频率。探针只在振荡的一部分接触样品，最大限度地减少对探针尖端和样品的损害。此外，一个小的接触面积和极其尖锐的探针尖端，使原子尺度结构的解决成为可能。
特定于应用程序的测试
在合并或使用阶段，薄膜可能会受到非环境条件，如浸泡在液体或极端温度。在测试过程中复制这些条件使AFM结果更加有用，并允许对耐久性和可靠性质量进行分析。评估表面形貌、功能或机械质量如何随温度和其他因素而变化，也可以从根本上了解薄膜的功能。
对于一些应用，薄膜上的潜在劣化和电化学反应是至关重要的考虑因素。电化学测试细胞的使用允许原位AFM分析氧化和其他电化学过程。电化学细胞还使研究人员能够精确地观察纳米级结构变化，因为发生反应。
薄膜的许多用途利用了它们的特定功能性质，利用电动或磁性属性来实现所需的结果。薄膜上的地形分析提供洞察力，但不能直接评估功能。但是，有许多AFM策略意味着评估功能性质。这些模式利用AFM的极端压力敏感性来分析探针和样品之间的电动，磁性和其他相互作用。同时执行地形成像和功能测试，还允许对本地化结构相关的属性的见解。
在某些薄膜应用中，某些机械性能——比如一定程度的硬度——是必不可少的。例如，足够硬度的耐磨膜可以提高人工髋关节置换的性能。当涉及到一般的耐久性和可靠性时，机械质量也是至关重要的。
由于AFM的高分辨率和压力灵敏度，它非常适合于纳米尺度的机械质量评估。与标准纳米压痕方法相比，基于afm的解决方案施加的力更小，造成的压痕较小。这种能力意味着更薄的薄膜可以被测试。此外，AFM尖端对弱原子力响应非常灵敏，这是通过其他仪器检测的挑战，使其成为检测纳米尺度地形质量的更直接和灵敏的方法。
AFM也可用于补充电子显微镜测试，并提供更通用的测试条件，包括环境和非环境大气情况。
与旧系统相比，现代AFM系统更精确、更快、更容易使用;广泛的工具和自动化程序允许更高的效率和易用性。
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