扫描探针显微镜(SPM)在纳米加工、试样形貌检测和纳米计量等方面有着潜在的应用前景，因而广泛地受到了工业和科研部门的重视。本文在原子力显微镜(AFM)工作原理的基础上，开发了一台以压电微音叉构成测头的完整SPM系统，该SPM工作于轻敲模式下。本论文的主要研究成果有以下几点： 首先，提出了微音叉测头并设计了其结构，该测头由压电微音叉粘贴钨探针构成。压电微音叉具有稳定的谐振频率和高的品质因数等优点，且粘贴的钨探针的有效长度可达2mm，这样不仅获得了较高Q值测头，也可实现大台阶微观表面的测量。 其次，利用相位反馈控制技术设计了测头励振电路和相位反馈检测回路，其中励振电路基于锁相环(PLL)原理设计而成，使环路能够迅速捕捉测头的谐振频率并使环路能够获得信噪比较高的信号；相位反馈控制回路则通过所获得的相位差电压实施Z向定位并在测头扫描试样的过程中使针尖与试样表面之间的测力保持恒定，而且在系统获得是试样表面微观轮廓图的同时可以获得试样表面的相位图。 另外，设计了纳米定位台固定架和测头基座固定架，研究了测头基座是否可靠固定与其谐振峰值和Q值之间的关系。 最后，编写了反馈控制程序、力曲线获取程序和SPM系统扫描程序。分析所获得探针-试样力曲线，得到了测头灵敏度和测头垂直空间分辨率等重要参数；对反馈控制系统进行了优化设计，研究了反馈控制回路的各个参数对系统稳定性的影响，通过反馈控制回路对设定机械阶跃高度的动态响应检测，获得了最佳的比例常数和积分常数。 本文开发了一台完整的SPM系统，此SPM的研制为以后开展的形貌测量、纳米加工、大台阶面试样检测以及纳米计量等研究工作建立了一个良好的平台。