近场扫描微波显微镜是近场测量技术与微波测量技术的结合体。它将近场测试与微波测试两种测量方式的优点有效结合在一起,即可以在更小的围观尺度范围内测量材料的电磁特性参数。其所具有的高空间分辨率、高测试灵敏度以及无损测量的优点,使其近年来被广泛应用于微米、纳米结构材料样品的表征测试,以及生物细胞扫描等微观研究领域中。本文根据近场微波测试原理,设计了一套近场扫描微波成像测试系统。通过对谐振腔的微扰理论、成像理论的介绍,以及以麦克斯韦方程作为依据对两种理论的推导证明了同轴谐振腔方案的可行性。利用HFSS软件建模仿真本测试系统的核心组成单元—同轴谐振腔,结合谐振腔与系统功能需求,设计并装配了相关硬件结构,从而组成完整的近场微波扫描成像测试系统。基于图形化编程软件LabVIEW,编写开发了相关控制软件。可以满足高度扫描、线扫描、平面扫描等功能,实现了测试的自动化。随后基于此系统对单一材料但表面形貌凹凸不平、表面平整但表面有不同材料分布、有不同材料分布且表面不平,三种不同类型的样品进行成像测试,分析系统的成像机理。然后从两个方面研究了优化测试的方法:准确定位扫描区域以及纠正样品载物台倾斜的影响。对于定位扫描区域的问题,提出了“先粗扫再细扫”的方法,提高了测试效率;对于载物台倾斜的问题,设计了一套“四点测试法”,仅需一次自动测量即可完成,且效果很好。最后在不同针尖—样品距离情况下,测试了宽度分别为260μm和470μm的NiFe薄膜在宽度方向的轮廓,研究结果表明,随着针尖—样品距离增加,测试的空间分辨率降低。通过对扫描得到的轮廓曲线进行分析,发现测试得到的薄膜线宽随针尖—样品距离增大而线性增加。结合近场微波领域的基本理论,提出了一种获得薄膜真实线宽的测试方法,也为近场扫描微波显微镜的进一步研究奠定了基础。