随着社会对纳米科学技术的日渐重视和关注,扫描探针显微镜(SPM)在近30年的时间里有了突飞猛进的发展,在表面科学、生命科学、材料科学等研究领域都有重大的意义和广阔的应用前景。原子力显微镜(AFM)作为扫描探针显微镜家族的一员,更是纳米技术发展的重要基础,也是纳米科技工作者必不可少的研究工具。AFM的应用领域最为广泛,它可以在大气、液体等多种环境下对导体、半导体、绝缘体等多种材料进行观测,适应性很强。目前原子力显微镜的发展趋势呈现出功能的复合化,利用AFM不仅可以直接观察物质表面的纳米级形貌,也能进行一定程度的纳米加工,甚至还可以实现微纳米结构的力学性能测试以及生物材料研究等特殊功能。也正是因此,AFM在科学研究领域的需求非常大,研制新型的多功能原子力显微镜是当下众多科技工作者的重要任务。对比商业化AFM仪器,自行组合的AFM系统具有较好的开放性和灵活性,不但能降低AFM的制造成本,还有助于AFM扩展功能的应用。本文的主要研究内容:1.研究了原子力显微镜的基本原理,着重对微悬臂偏转的几种检测方法做了讨论以及对比分析;2.在研究分析的基础上设计出一套组合式的AFM系统,包括测头,探针逼近装置以及扫描驱动平台等;3.实现了整个系统的相关软件设计,包括串口通讯、数据采集、步进电机控制、nPoint纳米定位平台控制;4.利用本系统进行AFM图像扫描实验以及微悬臂法向弹性系数标定实验,同时对系统性能进行分析,提出相应优化方案。