激光诱导击穿光谱(Laser-induced Breakdown Spectroscopy, LIBS)是一种新型的原子发射光谱检测技术。由于LIBS技术具有检测速度快，检测过程微损甚至无损，多元素同时分析，预处理简单和可用于远程在线检测等优点，因此在物质成分分析方面展现出巨大的应用潜力。目前正处在LIBS技术发展的关键时期，其研究重点主要集中在基础研究和拓展应用领域方面，而且关于激光等离子体的特性和LIBS的应用仍然需要进一步深入研究。本论文的主要研究内容包括以下几个部分：1.采用序贯试验法和正交试验设计法分别对ICCD探测延迟时间，ICCD门宽和激光脉冲能量这3个LIBS实验参数进行了分析和优化。采用序贯试验法优化以上3个参数时，发现它们对铝合金LIBS光谱信号强度和信背比(SignaltoBackgroundRatio, SBR)都有较大的影响，并且得到了所有参数的最佳组合。利用正交试验设计方法得到了这3个实验参数对检测结果的影响程度，它们的影响程度从高到低依次为：激光脉冲能量，ICCD探测延迟时间，ICCD门宽。以上研究为不同应用场合提供了可参考的LIBS实验参数优化的方法，为LIBS的定性和定量分析提供了良好的实验条件。2.研究了激光诱导铝合金等离子体的时间分辨特性，空间分布特点和膨胀过程。采用延迟时间和门宽可控的ICCD相机采集不同条件下的等离子体图像，对等离子体的时空变化规律进行了研究和分析。通过测算不同条件下的电子温度和电子数密度来分析铝合金等离子体的激发和辐射特性。实验结果显示，等离子体呈现明显的分层结构，并且不同区域的面积和温度在不同的延迟时间下呈现出不同的特征，铝合金等离子体的电子激发温度在6500~9200K之间，且前3s下降较快，之后缓慢降低。此外，铝合金等离子体的电子数密度在1017cm-3量级。激光诱导铝合金等离子体的激发阈值约为3mJ，当激发能量低于10mJ时，等离子体的分层结构不明显。当激光脉冲能量从10mJ增大到100mJ时，等离子体的电子温度和电子数密度逐渐增大。3.利用LIBS技术对6种茶叶进行检测分析，并结合判别分析法对它们的种类进行了判别。根据6种茶叶的LIBS光谱差异，选取了8个分析指标对茶叶的种类进行判别。对每种茶叶采集100组光谱，其中一半光谱数据用作训练样本来建立判别函数，另一半光谱数据作为测试样本，同时也对训练样本进行回判。结果显示，采用LIBS技术结合判别分析方法对训练样本进行回判的准确率达到98%。此外，对测试样本的准确识别率达到95.33%，并对产生误判的原因进行了分析。检测结果表明，LIBS技术可用于各种农产品检测和种类识别。