如何统一描述自然界四种基本相互作用(引力、电磁力、强相互作用和弱相互作用)是近几十年物理学界的一大热点,也是众多物理学家的梦想。目前大多数的统一理论都预言了引力在毫米或更近作用间距下会偏离牛顿反平方定律,或存在非牛顿引力。因而,对牛顿万有引力定律进行高精度的实验检验,寻找非牛顿引力,可以检验各种统一理论的理论预言,为统一场论的进一步发展提供实验依据。本论文主要工作为在微米间距检验非牛顿引力的研究。实验采用悬臂梁作为弱力传感器,通过测量金球和密度调制结构的吸引质量间水平力的变化来检验非牛顿引力是否存在。选择将悬臂梁垂直于吸引质量表面放置,使其对垂直方向受力不灵敏,降低Casimir力和静电力的贡献。采用氢氧焰熔融高纯金丝的方法制备了金球,并将其粘到氮化硅悬臂梁上制作成检验质量探针,该探针在信号频率处的噪声本底为5.7 fN/(?)HZ。基于SOI硅片,采用微加工法制作了密度调制吸引质量,其表面与密度调制周期一致的起伏控制在约3nm。此外,考虑到吸引质量表面存在随机电荷分布以及表面粗糙度的影响,发展了二维信号测量方法,测量得到8倍频信号的二维分布图。研究了 8倍频信号分布与密度调制结构的关系,通过增加吸引质量表面镀层的厚度和退火处理,降低了信号分布与密度调制结构之间的相关性及信号的空间涨落。论文采用最大似然估计法分析了数据,给出了在95%置信水平下对非牛顿引力作用强度的限制,该结果不需要进行Casimir力和静电力背景扣除,因此,不依赖于Casimir力和静电力理论计算模型,结果具有更高的可信度。本论文获得的实验结果是对采用其他方法获得的微米间距非牛顿引力检验实验的很好补充。