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利用聚焦的强激光束入射物体表面产生激光等离子体，对等离子体中原子和离子发射谱进行分析，这就是激光诱导击穿光谱（Laser-induced Breakdown Spectroscopy, LIBS)技术。提高分析灵敏度和空间分辨本领对于LIBS技术都具有非常重要的意义。本论文首先研究了单脉冲LIBS技术的分析灵敏度。采用一种未受污染的薄木片作为基底来吸收水样品，将其晾干后再用LIBS技术对其进行高灵敏快速分析，克服了用LIBS技术直接分析水样品时灵敏度低和稳定性差等问题。实验中选择214.44nm的镉离子线作为分析线以提高光谱检测的灵敏度，建立了用于定量分析的校正曲线，镉的检出限达到55μg/L，重复测量的信号相对标准偏差小于5%。单次测量的时间短于5分钟。该技术为水环境中镉污染监测提供了一种快速简便的手段。但是，对于单脉冲LIBS技术，由于对样品的剥离和击穿这两个物理过程没有分离开来，因而无法分别进行优化，导致出现高空间分辨本领和高灵敏度之间的矛盾。为突破这一瓶颈，我们提出了双波长LA-LIBS的技术方案，将激光剥离（Laser Ablation，LA）和对样品的后续激发这两个过程从时空上分离开来。将一台Nd: YAG激光器的二倍频（532nm）输出光垂直入射于待分析样品表面以剥离出少量样品，同时利用其基频（1064nm）光从正交方向入射来激发被剥离的样品以形成激光诱导等离子体。实验研究了铝合金标样中铜、铬、锰、镁四种元素的信号增强的效果，与单脉冲LIBS相比，信号与背景比的提高从8倍到25倍不等。我们还对激光聚焦、激光能量大小等条件进行了探索，准确地测量出了铝合金在一定条件下剥离阈值是48μJ。在近阈值的剥离条件下，双波长LA-LIBS对标准铝样的空间分辨本领达到了7.5μm。在保证分析灵敏度的前提下，该技术的空间分辨本领随剥离激光能量的降低而提高。相比于传统的LIBS，双波长LA-LIBS的空间分辨本领和光谱分析灵敏度均获得了明显的改善。