力曲线通过Z轴方向压电陶瓷的受控运动来 控制探针和测试样品间的作用力。在AFM的形貌成像模式中，探针在XYZ方向上移动以记录三维表面图像。而在AFM力曲线模式下，探针仅在Z方向上移动，由接近样品表面到从表面退针形成一个完整的测试周期，获得单点上力随探针Z向位置变化的关系。AFM 力曲线测量可以对测量的微区进行纳米级的精准定位；垂直分辨率可达到亚纳米尺度；力学分辨率由探针悬臂的特性决定，可达皮牛范围。力曲线通过各种接触力学模型的计算，可以得到样品的定量力学性质，如杨氏模量和粘附力等。这里我们使用 Tosca 原子力显微镜对共混聚合物薄膜进行力曲线的测量，在由PMMA和SBS共混物组成的薄膜上对不同成分的微区分别进行力学性能的分析。
 

图1PMMA/SBS共混聚合物的AFM形貌像
 

　　图1显示了共混聚合物的AFM形貌图，从形貌图中可以清晰地看到两种成分分布的区域。红色的十字标记 表示力曲线测量的位置，这里分别在两种成分的区域进行定点力曲线测量。
 

　　图2力曲线原始信号
 

　　图3力信号转化后的力曲线
 

　　通常力曲线测量的原始信号是悬臂的偏转随距离的变化，如图2所示, 其包含靠近(蓝色)曲线和回撤(红色)曲线 作为一个完整的周期。一旦悬臂与样品表面接触，悬臂偏转开始改变, 该偏转与探针所受的作用力相关。力曲线所测量直接得到的是悬臂的偏转，不能直接用于力的定量计算，需要确定探针和测试系统的部分参数后，如悬臂的弹性系数，系统探测灵敏度等，在软件里通过换算将电压单位转换为力的单位。在此基础上，获得定量的力值(见图3)。
 

　　为了进一步研究材料的力学性质，例如，计算杨氏模量，力曲线必须转化为力-分离曲线，该曲线反映力与探针-样品相对位置的关系，从而得到样品的针尖压入深度的信息。