研究表明,当微纳测头的尺度达到纳米级或微米级时,测头与测量表面间的微观表面作用力会对测头产生显著影响,因此,本文围绕微观表面作用力对微米尺度测头的影响展开研究。对测头产生影响的微观表面作用力主要有毛细力、范德华力、静电力、卡西米尔力等,本文从理论层面分析了其形成机理,并从实验角度开展了探针尖端球头尺寸、环境湿度、表面粗糙度等因素对微观作用力的影响研究。本文研制了一套基于光纤布拉格光栅(FBG)的微观作用力测量系统,构建了用于测量微观表面作用力的实验系统。采用FBG作为敏感元件并利用光纤熔接机在FBG光纤上制备不同球径尺寸的探针尖端球头,同时配合改进的匹配光栅波长解调法完成对测量信号的解调,后续通过设计的硬件电路对信号进行偏置、调制、放大、解调、滤波等处理以提高系统的灵敏度和抗干扰能力。通过编写Lab VIEW的相关程序对测量信号进行软件处理并采集到计算机,最后,配合光学微动台和PI纳米驱动平台完成微观作用力的实验研究。通过实验测试得到FBG微观作用力测量系统灵敏度和分辨率分别为6.22m V/nm和2.89nm。在微观作用力实验中,比较了两种不同球头直径的测头测量结果,发现其对球径大的测头影响更大;用各种材料和表面特性不同的样品表面进行的比较实验表明,金属表面对测头的影响比非金属表面的稍大,此外也发现了不同粗糙度的表面其作用力基本相同。为了探索相互作用力在不同介质中的特性,实验研究了空气和液体环境的两组相互作用力数据,发现介质也是影响微观力的重要原因。最后,对微观作用力系统在测量时可能产生的各项误差源,进行了溯源和误差分析。