У порівнянні з растровим електронним мікроскопом (РЕМ) атомно-силовий мікроскоп має низку переваг. Так, на відміну від РЕМ, який дає псевдотрехмерной зображення поверхні зразка, АСМ дозволяє отримати істинно тривимірний рельєф поверхні. Крім того, непровідні поверхню, розглянута за допомогою АСМ, не вимагає нанесення проводить металевого покриття, яке часто призводить до помітної деформації поверхні. Для нормальної роботи РЕМ потрібно вакуум, у той час як більшість режимів АСМ можуть бути реалізовані на повітрі або навіть в рідині. Дана обставина відкриває можливість вивчення біомакромолекул і живих клітин. В принципі, АСМ здатний дати більш високу роздільну здатність, ніж РЕМ. Так було показано, що АСМ в змозі забезпечити реальне атомне дозвіл в умовах надвисокого вакууму. Сверхвисоковакуумний АСМ з вирішення порівняємо зі скануючим тунельним мікроскопом і просвітчастим електронним мікроскопом.
До недоліку АСМ при його порівнянні з РЕМ також слід віднести невеликий розмір поля сканування. РЕМ в стані просканувати область поверхні розміром в кілька міліметрів у латеральної площині з перепадом висот в декілька міліметрів у вертикальній площині. У АСМ максимальний перепад висот становить кілька мікронів, а максимальне поле сканування в кращому разі близько 150 150 мікрон . Інша проблема полягає в тому, що при високому дозволі якість зображення визначається радіусом кривизни кінчика зонда, що при неправильному виборі зонда призводить до появи артефактів на одержуваному зображенні.
Звичайний АСМ не в змозі сканувати поверхню так само швидко, як це робить РЕМ. Для отримання АСМ-зображення потрібно від декількох хвилин до декількох годин, у той час як РЕМ після відкачування здатний працювати практично в реальному масштабі часу хоча і з відносно невисокою якістю. Через низьку швидкість розгортки АСМ одержувані зображення виявляються перекрученими тепловим дрейфом, [4] [5] [6] що зменшує точність вимірювання елементів сканованого рельєфу. Для збільшення швидкодії АСМ було запропоновано кілька конструкцій, [7] [8] серед яких можна виділити зондовий мікроскоп, названий відеоАСМ. ВідеоАСМ забезпечує одержання задовільної якості зображень поверхні з частотою телевізійної розгортки, що навіть швидше, ніж на звичайному РЕМ. Однак, застосування ВідеоАСМ обмежена, тому що він працює тільки в контактному режимі і на зразках з відносно невеликим перепадом висот. Для корекції внесених термодрейфом спотворень було запропоновано декілька способів. [4] [5] [6]
Нелінійність, гістерезис [9] і повзучість (Крип) п'єзокераміки сканера також є причинами сильних спотворення АСМ-зображень. Крім того, частина спотворень виникає через взаємні паразитних зв'язків, що діють між X, Y, Z-маніпуляторами сканера. Для виправлення викривлень у реальному масштабі часу сучасні АСМ використовують програмне забезпечення (наприклад, особливість-орієнтоване сканування [4] [10]) або сканери, забезпечені замкнутими стежать системами, до складу яких входять лінійні датчики положення. Деякі АСМ замість сканера у вигляді пьезотрубкі використовують XY і Z-елементи, механічно незв'язані один з одним, що дозволяє виключити частину паразитних зв'язків. Однак у певних випадках, наприклад, при поєднанні з електронним мікроскопом абоультрамікротомамі конструктивно виправдане використання саме сканерів на пьезотрубках.
АСМ можна використовувати для визначення типу атома в кристалічній решітці. [11]