表面增强拉曼散射（Surface-enhancement Raman scattering,SERS）具有灵敏度高、快速响应和特异性强等优点,在环境监测、食品安全、生物医学等领域有广泛应用前景。灵敏度高、均匀性和稳定性优异的SERS基底制造是当前研究热点,其关键在于如何高效可控地构建规则有序微纳热点阵列。本文从“微结构阵列-SERS基底-快速精准检测方法”三个层面开展系统研究,围绕银基微金字塔结构阵列热滚压成形工艺实验和仿真模拟、高性能SERS基底快速制造以及基于机器学习的多物质SERS快速精准检测等关键问题开展深入研究。针对SERS基底对有序微纳热点阵列的高效可控制造需求,选取银薄板作为SERS功能基材,探索微金字塔结构阵列高效热滚压工艺规律和成形机理,为有序微结构阵列的高效可控制造奠定基础。首先通过单因素实验,分析辊间间隙、辊子温度和辊子速度对成形结果的影响,发现平台缺陷和无边缘缺陷两种成形缺陷;在此基础上,借助Design Expert软件,采用Box-Behnken正交实验方法分析辊间间隙、辊子温度和辊子速度等工艺参数的耦合影响,获得最优成形工艺窗口。为进一步揭示微金字塔结构成形缺陷产生机理,建立微结构成形工艺仿真模型,对模腔充型和结构脱模两个主要工艺环节进行准确模拟,基于软件的点追踪功能对不同工艺参数的影响、结构高度的变化、等效应力变化和温度变化进行详细分析,揭示成形缺陷产生机理,为微金字塔结构阵列可控制造提供理论指导。基于制备的有序微金字塔结构阵列,进一步开展高性能SERS基底制造研究。首先通过Lee-Meisel方法在微结构表面生长银纳米颗粒,对不同形貌金字塔结构的SERS性能进行对比,分析微结构形貌对SERS性能的影响;此外,基于Lumerical FDTD solutions软件进行电磁场仿真模拟,分析SERS基底增强原理,为高性能SERS基底制造提供理论指导;然后,选择罗丹明6G对SERS基底的灵敏度、均匀性和稳定性进行表征,得出检测限为10-12 M、增强因子为8.8×109;最后选取福美双作为待测物,进行农药残留快速检测。实际应用中,待测样本往往包含多种物质。为实现不同物质的快速精准检测,本文将SERS光谱和机器学习有效结合,实现多物质快速精准检测。选取63种人体常见代谢物SERS光谱数据集,对光谱进行数据预处理,通过偏移、加噪声和加权求和等方法实现数据增强操作以及主成分分析方法实现数据降维;然后将数据输入不同机器学习模型,结合模型评估方法,选取最优机器学习模型实现多种代谢物的快速精准分类。