随着科学技术的日益发达,在航空航天、车辆工程、地质勘探等应用领域中对精密测量仪器检测分辨率及灵敏度的需求有增无减,但精密仪器的检测分辨率并非依靠其自身的精度水平,还与其受到的严格隔振措施密切相关。因此,为了保证精密仪器测量环境的稳定性提高测量精度,研究为其隔振系统具有重大意义。隔振已经被理论和实践证实是提升设备测量环境稳定性最为有效的手段之一,带精英策略的快速非支配排序遗传算法也被学术界确定为搜索多个未知变量最优化组合的重要方法之一。目前对于将上述两种的研究相结合并针对精密仪器进行隔振系统设计研究尚属少数,本文的主要目的就在于结合参数寻优和验证结果,设计一套原子力显微镜的高性能隔振系统。本文的主要研究工作如下:首先,论文主要阐述了原子力显微镜的基本原理,分析其工作原理和工作模式并实验验证了其中一种采用静电力驱动悬臂振动的方法。频谱图显示该方法下在共振频率f0和1/2 f0处存在两个峰值,且这两个悬臂振动振幅和交流电压、直流电压分别存在对应的关系。此外结合双级弹簧悬架隔振系统原理确定了原子力显微镜隔振系统设计的重要设计条件。其次,针对仪器内部和外部的振动对振动噪声进行溯源,基于隔振原理建立起原子力显微镜振动隔离的数学模型,分析梳理了优化思路为多目标优化做准备,把振动隔离的设计要求转化为以多组极小化目标函数的优化问题。结合设计隔振系统的条件、数学模型相关联的参数、物理尺寸等因素,提出了双级弹簧悬挂隔振系统的多目标优化设计方法。使用python语言实现NSGA-Ⅱ算法得到多组非支配解集,并将隔振系统的振动隔离思路等限制条件作为更高级别定性条件选择最优方案。本文决策1.58作为弹簧常数比,并根据原子力显微镜物理尺寸和约束条件选定96N/m和150N/m的弹簧常数。最后,选用参数搭建隔振系统并进行隔振性能测试,实现了对外部和内部低/高频垂直噪声的振动隔离,低频段15Hz和40Hz处原先23nm和69nm振动幅值被降低到0.017nm和0.025nm;高频段原先1.0KHz和1.27KHz两处4.3nm和4.6nm的振动幅值被降低到1.165KHz处的0.013nm。本文研究对原子力显微镜隔振系统进行了结构设计和参数寻优,设计并搭建了一套隔振系统,具有实际应用价值,为高分辨率的原子力显微镜开发工作奠定了基础。此外,本文研究对于其他两级隔振形式的减振装置的优化和设计具有一定参考价值。