开尔文探针力显微镜（扫描探针显微镜的开尔文模式）的发明是为了测量探针和样品之间的接触电势差[ 1 ]。目前，kelvin模式基于两次通过技术。在遍中，使用标准的半接触模式（悬臂的机械激励）获取地形。在第二遍中，此形貌以距样品表面的设定提升高度回溯，以检测表面电势ф（x）。在第二遍中，通过向施加包含直流和交流分量的电压v tip，不再通过机械方式而是通过电方式激发悬臂
v tip = v dc + v ac sin（wt）
与表面之间在电势v s时产生的电容力f cap为
f cap =（1/2）（v -ф（x））2（dc / dz）
其中c（z）是表面电容。一次谐波力
f cap w =（dc / dz（v dc -ф（x）v ac）sin（wt）
导致合适的悬臂振动。然后，反馈将改变直流电势v dc，直到悬臂的w分量（以及力的w分量）消失，例如v dc（x）等于ф（x）。因此，映射v dc（x）反映了沿样品表面的表面电势分布。如果未施加特殊的样品偏置电压，则此分布为接触电势差分布。
references
appl. phys. lett. 58, 2921 (1991).