原子力显微镜(AFM)是一种对纳米、分子和原子级分辨率的材料进行形貌表征和测量的工具,它已经成为纳米科学和纳米技术领域发展和研究的关键工具。近些年发展的双模式原子力显微镜是一种基于动态原子力显微镜的方法,能够同时绘制样品表面的形貌和检测纳米力学性质。本论文对双模式AM-FMAFM进行了研究,主要对理论模型和仿真系统进行了讨论与开发:(1)综述了原子力显微镜的产生过程,以及动态原子力显微镜和其仿真系统的发展现状。(2)对针尖与样品间的相互作用力进行了详细的论述;对悬臂梁的运动建模进行了讨论,最后提出一种改进的悬臂梁运动模型,能够更方便的探究针尖样品间相互作用力与实验可观测量的关系。(3)对双模式AM-FMAFM的理论进行了研究,提出了一种针尖与样品间相互作用力与纳米力学性质间的数学模型,该模型能够将振幅、相位偏移和频率偏移与针尖样品相互作用力之间的关系更加明确的展示出来,以便于更好的探究出样品的杨氏模量和压痕等材料信息;对双模式原子力显微镜的操作条件参数中进行研究,研究结果表明了某些参数的选择对实验的重要性。(4)详细概述了如何构建动态原子力显微镜仿真系统,并建立了双模式AM-FM AFM的仿真平台;简要概述了原子力显微镜的系统组成,详细介绍了原子力显微镜中基本部件的工作原理和其在实验中所起到的作用,以及各个部件的操作实验方法对仿真系统实验的影响。(5)开发动态原子力显微镜仿真系统,将推导出的理论模型加入到仿真软件中,并参考PS-LDPE共混合物数据进行仿真实验,仿真系统得到的实验结果能够充分的体现材料性质,验证了双模式AM-FMAFM能够同时绘制样品表面的形貌和检测纳米力学性质的能力。