痕量分析物检测是分析检测领域的一个重要研究内容。表面增强拉曼散射(SERS)和激光解吸电离质谱(LDI MS)是目前实现痕量分析的重要手段。其中,SERS增强机制主要是电磁增强机制,其检测限取决于基底的热点强度和热点密度,而重复性取决于热点的分布以及分子在热点的分布。增加热点密度,调控热点体积与位置是提高SERS检测性能的有效途径。LDI MS主要分为基质辅助激光解吸电离质谱(MALDI MS)和表面辅助激光解吸电离质谱(SALDI MS)。咖啡环效应及分析物分子和基质的不均匀结晶导致MALDI MS在检测分析物时的重复性比较差,因此内标法是目前MALDI MS定量分析的主要方法,内标物是内标法必不可少的物质。内标物的条件是与分析物分子有着相似的结构与性质,但不是每一种分析物都有合适的内标物。SALDI MS分析中无需基质,因此不存在共结晶不均匀的问题。由于无基质干扰,也是检测小分子的重要手段。基于SALDI MS的热解吸机制,人们研发了多种具有强的吸光性能的基底。而在提高激光能量的利用率方面的研究很少,尽管这是提高SALDI效率的关键。针对SERS和LDI MS检测中存在的上述问题,基于表面微纳结构设计和制备,本论文开展了以下四个方面的研究工作:1.制备银膜覆盖的“V”和“W”形纳米结构阵列作为SERS基底,不仅使SERS热点均匀分布在基底表面,而且位于结构顶面的大的热区域有利于待测分子进入,从而使分子均匀分布在热点上,提高了SERS检测的重复性。2.通过在基底表面制备超疏水纳米结构,使银纳米粒子在毛细力的诱导下聚集成高密度SERS热点,并且分子只在热点处。从而实现了多种分析物的痕量检测。3.以用点状聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)修饰疏水硅纳米柱阵列为质谱检测的靶板,在利用PMMA吸附疏水性的蛋白、多肽作用和基底的疏水作用,实现了MALDI MS无内标物的定量分析。4.以制备的超疏水金膜覆盖的硅锥阵列为质谱测试的靶板,使光子能量聚集在结构尖端,同时使分析物分子富集在锥结构尖端,从而提高激光能量的利用率,进而提高分析物分子的解吸电离效率。