激光光电离作为一种独特的电离技术，已被广泛应用于质谱领域。基于单束激光的基质辅助激光解析(MALDI)质谱分析方法，已成为质谱分析生物大分子的标准方法之一。本文介绍的是另一种新的激光质谱分析方法:激光解析预电离质谱法(Laser Desorption Post-ionization Mass Spectrometry, LDPI)，即双步激光质谱法(Two-Step Laser Mass Spectrometry，L2MS)。相比于MALDI，双步激光质谱法(L2MS)采用两束激光分别完成气化/解析和电离的任务。在双步激光系统中，解析阶段和电离阶段在空间和时间上是相互独立的，这样可以方便的对每一阶段进行单独优化。通过对实验仪器的改进，本论文详细探讨了应用双步激光质谱法对土壤样品中的农药百菌清的残留以及小鼠肾脏组织切片中药物分子的直接检测，并优化了相关的实验条件。本文的主要内容如下:　　1)综述了几种常用的生物质谱方法及其相关的软电离方法，重点描述了双步激光质谱法的独特优势和在分析领域的最新进展。　　2)在原有超声分子束光电离质谱装置的基础上，自主搭建一套基于双步激光质谱方法的实验装置。在双步激光质谱系统中较为关键的接口上，采用了进样杆。对于固体样品的进样，还自主设计安装了二维平移装置。整套装置包括一套可与质谱真空系统兼容的一维传动杆组件及一个二维平移台。组件的末端安装有样品承载平台。整套装置通过手动闸板阀和O型密封圈使真空系统与外界隔绝，可以在保持真空的状态下更换样品。为了更精确的确定样品的位移速度和距离，在二维移动平台的基础上设计加工了一套三维电动进样系统，该系统还可以满足对试验样品在电离区的精确定位。　　3)应用双步激光质谱法对土壤样品中的农药残留进行了探测研究。实验选择了一种常见的杀菌剂（百菌清）作为研究目标，以新鲜的土壤作为检测对象，对所使用的双步激光质谱方法应用于土壤中农药分子直接检测进行初步探究。实验结果表明，应用双步激光质谱法时，百菌清在真空紫外单光子电离的作用下可以达到理想的软电离效果。在加标了百菌清的土壤样品中，可以检测到完整的百菌清母离子峰信号，该信号远离土壤背景峰，提高了检测信噪比。此外，对该方法的检测灵敏度进行了初步的探究，发现在土壤环境中百菌清的理论检测限可以达到约0.3 mg/kg。　　4)应用双步激光质谱方法对小鼠肾脏组织中的吖啶类抗癌药物进行了探测研究。实验中选用四种常见的吖啶类药物分子作为目标检测物，研究了药物分子在组织切片中的直接检测。并且以9-苯基吖啶作为模型分子，初步地研究了其在组织中的扩散时间和信号强度的关系，获得了9-苯基吖啶在小鼠肾脏中代谢的药时曲线。研究发现:肾脏中的9-苯基吖啶浓度在尾部注射后一个小时内一直在增加并逐渐趋于稳定。此外，还对各个药物分子的检测灵敏度进行了探究，仪器对各个物质的质量检出限有区别，其中9-苯基吖啶在组织中的最小检测量为0.4pmol，即约为0.5 mg/kg。