纳米尺度的观测与操控能力是纳米科学技术发展的基本动力，以原子力显微镜(AFM)为代表的扫描探针技术是纳米尺度观测与操控领域的一种重要手段。　　AFM是一种光机电集成系统，由于面向超高分辨率观测需求，其系统构成的各部分如高精度扫描机构、高分辨率光电检测、高信噪比信号处理和多路高精度控制等技术模块的设计和集成对系统实现至关重要。所采用的信号处理方法、控制方法、成像方法对系统性能的实现也具有决定性作用。目前，我国扫描探针技术还相对薄弱。因而，发展自主扫描探针系统技术对提升我国高端装备技术水平，促进我国纳米科学技术的发展具有重要意义。　　本论文研究以国家自然科学基金项目(61304251)和国家863计划(2012AA041204)为依托，在系统研究了AFM原理基础上，重点针对扫描探针显微镜研制中的若干关键技术展开研究。　　1、系统分析了扫描探针显微镜的工作机理，针对扫描探针高分辨率扫描成像需求，完成了AFM硬件模块和高速反馈控制方法、动态色差扫描成像方法、图像失真校正和滤波方法等设计。　　2、针对压电陶瓷(PZT)驱动器的非对称迟滞问题，在传统Prandtl-Ishlinskii(PI)模型基础上，研究提出了改进型非对称PI模型及模型参数辨识方法，开展了相关实验研究，验证了该迟滞模型的合理性。　　3、针对非线性迟滞所带来的扫描成像失真问题，在分析经典非线性校正方法基础上，研究了一种直接辨识非对称逆模型的前馈校正方法，并研究实现了相应的前馈控制器。实验研究表明，该方法有效实现了系统非线性迟滞校正，提高了系统的扫描成像质量。　　4、针对探针扫描轻敲模式研发中存在的高信噪比信号检测与振幅计算问题，研究设计了一种改进型数字锁相放大器(DLIA)，实现了检测信号的高信噪比滤波功能。设计了一种高精度低运算量的振幅检测方法。设计实现了低资源消耗的轻敲模式激励信号生成方法。完成了相关实验研究和方法验证。　　上述研究，为自主研发高性能AFM系统和高技术装备提供了必要的理论方法和关键技术，有力推动了国家科研项目的顺利实施。