原子力顯微鏡是通過檢測探針針尖與樣品間的作用力獲得表面信息。因此，提高對此作用力的檢測精度就是提高AFM分辨率的核心問題。為此，探針針尖做得越來越細。
同時，為了避免尖銳針尖對樣品的損傷，擴大對柔軟樣品的兼容性，動態力模式被廣泛應用。
動態力模式下，探針處于振動狀態，通過相互作用力對振動的影響檢測力的大小。對于任意簡諧振動而言（χ=Acos（ωτ+φ）），三個參數決定了振動狀態：頻率（ω=2πf），振幅和相位。受到作用力影響的振動探針，其振幅和頻率都會發生變化。因此發展出兩種檢測手段：調幅模式和調頻模式。鎖定振動頻率，測量探針與樣品不同距離時振幅的改變，這種方法稱為調幅模式；反之，固定振幅，測量作用力對頻率的偏移作用，這種方法稱為調頻模式。
振幅的變化可被基于傳統接觸模式的檢測結構和檢測電路兼容，因此調幅模式是目前最普遍的測試方法。該模式也被稱為輕敲模式、AC模式、間歇接觸模式等。但調幅模式的分辨率受到兩個主要因素的影響。首先是振幅寬度，振幅越大，跨越的作用力梯度就越大，對振幅的改變也越大，也越容易被檢測，但是無法區分振幅跨度內的作用力的梯度，因此其分辨率是受限的。另一方面，懸臂梁的振動質量因子（Q值）對分辨率影響很大。當振動環境的阻尼變大時（如從空氣中移入液體中），探針懸臂梁的振動質量因子（Q值）會顯著變小（降低2-3個數量級）。分辨率因此變得很差，一般只能達到十幾到幾十納米的水平。
同時，懸臂梁振動的時間常數（振動從開始改變到達到穩定的時間）會急劇變大，導致掃描時長不可接受（每幅圖用時數小時到數天）。調幅模式若要達到原子級分辨率，除少數樣品外，一般都需要真空甚至高真空環境。
但在調頻模式下，由于帶寬可自由設定，因此不會遇到這個問題。而且因為頻率相對于振幅對力的改變更為敏感，因此從理論上可以達到更高的分辨率。即使是在低Q值環境中，也可以實現接近調幅模式在真空中的分辨率。
在工程實現上，最重要的是降低系統噪音水平。傳統的調幅模式其系統噪音水平一般為100-300fm/√Hz，但是掃描單個原子時，其信號強度只有幾十fm/√Hz的水平。因此必須將噪音壓低到這個值以下才有可能實現原子/分子級別的分辨率。
SPM-8100FM通過重新設計改造信號檢測系統，成功將系統噪音水平降低到7fm/√Hz。在此基礎上，實現了大氣/液體環境中的原子/分子級分辨率。
為了測試APM-8100FM的分辨率，對液體環境中的云母進行了掃描，可以穩定且清晰地得到典型的六邊形結構，邊長0.3nm左右。
該儀器不僅對云母這種質地堅硬的樣品可以在低Q值環境中（液體環境）獲得原子圖像，對于很柔軟的樣品，在類似的環境中，也可以達到調幅模式無法企及的分辨率。掃描緩沖溶液中的DNA雙鏈，其雙螺旋結構特有的大溝小溝清晰可見，而且，每個螺旋上的堿基數目也歷歷在目，與理論模型完全吻合。
