随着短脉冲激光的不断发展,激光光谱学领域出现了激光诱导击穿光谱术(LIBS)。本文从分子动力学模拟和实验装置的改进两个角度入手,对LIBS进行了讨论,其主要内容包括:(1)理论模拟方面,本文基于EAM势并结合“分区”和“分层”的物理模型,编写了激光烧蚀铅样品的二维分子动力学程序,顺利完成了飞秒激光烧蚀纯铅的形貌模拟,模拟时间最长至1ns,与LIBS实验中等离子体形成的时间更为接近。通过对烧蚀模拟结果的分析,得到了烧蚀现象的特征:烧蚀样品可分为晶体区、熔融区和烧蚀区三部分,三个区域的粒子分别具有固体、液体和气体粒子的运动特征;得到了烧蚀后的等离子体形貌、烧蚀孔洞的形状以及烧蚀深度,在激光烧蚀样品后的1ns时刻,烧蚀形貌的长度和宽度符合实际中等离子体的大小(mm量级);对烧蚀孔洞的深度和在实验中对光谱的影响进行了分析。(2)在实验和应用方面,首先进行了实验设备对比,从理论和应用两个方面阐述了选用常规CCD的原因;其次采用多次测量求平均值的方法,对LIBS的信号重复性进行了验证,确定了纯铅样品的最佳激发能量;深入分析了发射光谱中的“凹谷”:采用“暂稳态”假说对“凹谷”的形成进行了解释,极大地丰富了“暂稳态”假说的内容,并对Pb的特征谱线缺失现象进行了分析;最后以不同含铅量的玻璃等作为样品,从定性和定量两个方面对实验设备实现铅检测的可行性进行分析,认定本实验装置完全可以实现铅的快速检测,定性检出限在74ppm,定量检测误差为10%以内;提出了采用空间分辨光谱来降低检测限的设想。