椭偏仪作为一种精密光学测量仪器，在纳米薄膜的几何结构参数和光学常数测量中有着广泛应用。然而，传统椭偏仪的最小横向分辨率只能达到50，面对许多有分布特征的二维材料、光电子器件等无法准确测量。成像椭偏仪作为一种可视化光学测量仪器，将椭偏测量术和显微成像技术结合，能实现高横向分辨率、大面积、亚纳米精度的厚度测量。它不仅具有传统椭偏仪非接触、无破坏的测量特点，也具有显微镜可视化特征，还可集成化实现在线测量，具有广泛的应用前景。　　本文围绕立式成像椭偏仪的研制和应用展开了研究，重点围绕其研究背景、成像原理和单旋转补偿器型椭偏仪测量原理、仪器的设计与性能评估、仪器的应用研究等四个方面内容进行阐述，具体内容如下所述：　　(1)根据二维材料的兴起和纳米材料分布测量的应用背景，提出了立式成像椭偏仪的测量需求，并确定了设计要求和目标。　　(2)详细阐述了立式成像椭偏仪的成像原理和测量原理，推导了薄膜特征矩阵和单旋转补偿器型椭偏测量算法，引入了Levenberg-Marquardt(LM)非线性拟合算法。　　(3)完成了仪器光路设计、光学元件选型及各光路模块的结构设计，将控制系统集成实现立式成像椭偏仪的整机搭建，并对其横向分辨率和测量性能做了评估。　　(4)对石墨烯进行测量表征，表明了仪器在高分辨率、大面积测量中的能力。对二硫化钼(MoS2)和有机发光二极管(OLED)进行定性测量，凸显了成像椭偏仪的测量用途和优势。