拉曼光谱检测技术被广泛应用于纳米物质分子检测,已经在复合材料无损检测、分子影像等方面取得了显著进展。由于受到拉曼散射信号微弱和光学衍射极限的限制,高空间分辨率的光谱成像还存在巨大挑战。针尖增强拉曼光谱技术有效地增强了拉曼散射信号和空间分辨率,能够实现纳米物质成分检测和结构表征。本文主要针对新型针尖-基底结构的拉曼增强效应机理进行理论仿真分析及实验探究,研究工作主要包括以下几部分:首先,理论研究了TERS效应原理,针尖类型以及系统性能评价方法,并确定了基于时域有限差分法的FDTD Solutions仿真分析平台。其次,在传统圆锥形针尖的基础上提出了新型内凹形针尖和台阶形针尖结构,分析了针尖形状、材料、镀Ag膜厚度和高度对电场增强的影响,然后对圆锥形针尖的电场分布也进行了数值计算,验证了所设计的针尖结构在电场增强方面的有效性,并利用实验室的针尖制备装置制备了新型针尖实物,以及利用TERS测量装置绘制了单壁碳纳米管样品的拉曼光谱曲线。最后,基于增强效果最好的镀Ag膜SiO₂台阶形针尖系统地分析了探针针尖的曲率半径、光源入射角度、基底类型以及针尖-基底间距等变量对TERS系统拉曼增强因子的影响。结果表明:在波长为632.8 nm的光源激励下,镀Ag膜台阶形SiO₂针尖-Au/CNTs三维基底结构场增强效果最佳,并且针尖的曲率半径为5 nm,针尖镀Ag膜厚度为15 nm,针尖镀Ag膜高度为300 nm,Au纳米粒子直径为30 nm,光源入射角度为45°及针尖-基底间距为1 nm时该结构的TERS增强因子最大,为10⁸量级。