本论文对金属原位统计分布分析技术的原理即火花光谱的单次放电数字解析技术(Single Discharge Analysis，SDA)进行了深入的研究。建立了采用火花光谱的无预燃单次放电数字解析技术进行连续扫描分析的定量模式。提出了利用火花光谱进行缺陷分析的观点。对使用该技术所必须解决的分析测量条件、定量分析方法和分析结果表示方法进行了相应的研究。利用该技术实现了较大范围内材料的成分分布分析与缺陷分析以及金属材料(铸坯)中多元素的原位分析和缺陷分析，并分别提出了确定材料的偏析度和疏松度评判标准。对火花激发行为的研究表明，每次脉冲过程中都将产生和位置呈正态分布的多次放电激发。用单次放电的谱线强度进行的样品成分和缺陷的分析结果，证明了在无预燃条件下进行的分析是科学的。它不仅测量了元素的含量，同时也对样品的状态进行了分析，所得结果比传统的积分测量方法更准确。而采用样品表面的成分分布可以作为铸坯偏析度的表征，比现今采用的多点取样分析结果更具有代表性。研究表明，采用SDA扫描分析技术，可以用基体元素谱线强度的降低以判断和统计出微小缺陷的出现频率，对于直径较大的缩孔，可以较准确地进行大小和位置的判别。用低于最大出现频率的基体谱线强度的谱线的出现几率，可以进行铸坯疏松度的判断。