激光探针技术（又称为激光诱导击穿光谱技术，简称LIBS），是一种基于激光诱导等离子体发射光谱的物质成分分析技术，具有无需样品制备、分析速度快、原位在线、多元素同时分析等优点，在冶金、环境保护、深空探测、生物医药和材料科学等领域展现出了巨大的应用潜能。然而，当前主流的激光探针分析系统体积大、功耗高，不便于携带至作业现场进行快速检测分析，因此无法充分发挥其原位、快速的优点，限制了激光探针技术在众多需要现场迅捷分析场合中的应用。基于此，本文研究开发了手持式激光探针元素分析仪和用于激光探针分析系统的微型同步时序发生器，成功实现了仪器的小型化。具体研究内容如下：　　采用单片微控制器芯片和简单外围电路设计实现了具有5通道、最佳分辨率55 ps的 LIBS专用微型同步时序发生器，大幅度减小了激光探针分析系统中该核心器件的体积、功耗和成本。与常用的通用型数字延时发生器DG535的对比和应用测试表明，二者在激光探针分析系统中的性能基本一致，完全满足LIBS系统的时序控制和集成应用需求，为LIBS仪器的小型化提供了必要的支撑。　　采用微型脉冲激光器、微型光纤光谱仪和嵌入式计算机等器件搭建了手持式激光探针元素分析仪硬件系统。在此基础上，开发了基于嵌入式Linux操作系统的测控分析软件，成功实现了仪器软硬件系统的集成。测试结果表明，该分析仪器便于携带、操作简单、分析快速，达到了手持式元素分析仪器的基本要求。　　建立了基于主成分分析与马氏距离判别法的铝合金快速分类模型，并将该模型集成于自主研制的手持式激光探针元素分析仪。通过对7种牌号铝合金标样的快速识别测试表明，该手持式激光探针元素分析仪对7种铝合金样品的分类精度达93.33％，单次分析时间约4秒钟，达到了现场快速分类的要求。