在激光诱导击穿光谱(LIBS)技术中，离焦量的选取对LIBS的探测灵敏度具有重要影响。LIBS光谱强度最大时对应的最佳离焦量具有基质效应，不同物理特性的金属基质样品具有不同的最佳离焦量。通过实验测定了12个物理性质有明显差异的高纯金属样品的最佳离焦量，初步推测了最佳离焦量与金属基质元素物理特性参数之间的关联，所得结论支持前期LIBS击穿阈值的研究结果。本文研究结果表明金属基质元素的力学、光学、电学和热学特性对最佳离焦量有影响，尤其是基质金属元素的热导率和比热容对最佳离焦量影响很大，且都与最佳离焦量正向关联。本文依据基质元素物理特性参数的本质对最佳离焦量的基质效应机理进行了合理分析，分析结果对进一步理解LIBS技术中的基质效应机理和修正基质效应提供了基础支撑。

利用激光诱导击穿光谱技术 (Laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS), 分析了常见感冒药片复方氨酚烷胺分散片、复方氨酚烷胺片 (感康)、四季感冒片中的微量元素。波长532 nm 的激光聚焦在药片表面产生等离子, 通过采集光纤至光谱仪分光, 再由增强型电荷耦合器件 (Intensified charge-coupled device, ICCD)摄谱, 获得三种感冒药片的 LIBS 光谱。通过对 ICCD 采集延时和门宽等实验参数的优化获得最佳光谱, 检测到氨酚烷胺分散片和四季感冒药中的微量元素有 Ca、Mg、Na, 复方氨酚烷胺片 (感康) 中的微量元素有 Ca、Mg。由发射光谱线的强度、激发能量、跃迁上能级的权重因子以及跃迁几率, 计算得到等离子体的电子温度, 研究了激光诱导三种感冒药片等离子体电子温度的时间演化特性。

为了研究样品温度变化对激光诱导铜等离子体特征参数的影响,利用单脉冲激光诱导激发加热台上的样品形成等离子体, 改变样品温度获得相应的黄铜等离子体发射光谱。分析了样品温度变化时特征谱线强度的变化,并在局部热 平衡(Local thermodynamic equilibrium, LTE)条件下,利用Boltzman方程和Stark展宽计算并获得不同样品温度 条件下等离子体电子温度和电子密度随时间的演化规律,同时讨论了激光诱导金属等离子体光谱增强的原因。 实验结果表明,延迟时间相同时,样品温度越高,谱线强度越强,电子温度和电子密度越大。由此可见, 适当升高样品温度可以提高谱线强度。

为了研究样品温度对激光诱导击穿Cu等离子体特征参数的影响, 以黄铜为研究对象, 在优化的实验条件下采用波长为532 nm的Nd∶YAG纳秒脉冲激光诱导激发不同温度下的块状黄铜, 测量了Cu等离子体的特征谱线强度和信噪比; 同时在局部热平衡条件下利用Boltzmann斜线法和Stark展宽法分析计算了不同的样品温度条件下等离子体电子温度和电子密度。 实验结果表明, 在激光功率为60 mW时, 随着样品温度的升高, Cu的特征谱线强度和信噪比逐渐增加, 样品温度为130 ℃时达到最大值, 然后趋于饱和。 计算表明, 黄铜样品中Cu元素Cu Ⅰ 329.05 nm, Cu Ⅰ 427.51 nm, Cu Ⅰ 458.71 nm, Cu Ⅰ 510.55 nm, Cu Ⅰ 515.32 nm, Cu Ⅰ 521.82 nm, Cu Ⅰ 529.25 nm, Cu Ⅰ 578.21 nm八条谱线在130℃的相对强度相较于室温（18 ℃）下分别提高了11.55倍、 4.53倍、 4.72倍, 3.31倍、 4.47倍、 4.60倍、 4.25倍、 4.55倍, 光谱信噪比分别增大了1.35倍, 2.29倍、 1.76倍、 2.50倍、 2.45倍、 2.28倍、 2.50倍, 2.53倍。 分析认为, 升高样品温度会增大样品的烧蚀质量, 相对于温度较低状态增加了等离子体中样品粒子浓度, 进而提高等离子体发射光谱强度。 所以, 适当升高样品温度能够提高谱线强度和信噪比, 从而增强LIBS技术检测分析光谱微弱信号的测量精度, 改善痕量元素的检测灵敏度。 同时研究了改变样品温度时等离子体电子温度和电子密度的变化趋势。 计算表明, 当样品温度从室温上升到130 ℃的过程中, 等离子体的电子温度由4 723 K上升到7 121 K时基本不再变化。 这种变化规律与发射谱线强度和信噪比变化趋势一致。 分析认为, 这主要是由于在升高样品温度的初始阶段, 激光烧蚀量增大, 等离子体内能增大, 从而导致等离子体电子温度升高。 当激光烧蚀样品的量达到一定值后不再变化, 激光能量被激发溅射出来的样品蒸发物以及尘粒的吸收、 散射和反射, 导致激光能量密度降低, 电子温度趋于饱和, 达到某种动态平衡。 选用一条Cu原子谱线（324.75 nm）的Stark展宽系数计算激光等离子体的电子密度, 同时研究改变样品温度时等离子电子密度的变化趋势, 计算表明在样品温度为130 ℃时, Cu Ⅰ 324.75 nm对应的等离子电子密度相较于室温（18 ℃）条件下增大了1.74×1017 cm-3。 该变化趋势与电子温度的变化趋势一致。 适当升高样品温度使得电子密度增大, 从而提高电子和原子的碰撞几率, 激发更多的原子, 这是增强光谱谱线强度的原因之一。 由此可见, 升高样品温度是一种便捷的提高LIBS检测灵敏度的有效手段。

费米共振相互作用对多原子分子具有相同对称类的近简并振动能级及其光谱产生影响,利用定态微扰理论,分析了五阶近似下费米共振对三个振动能级的影响,应用于CO2分子的(0400),(1200)和(2000)三个近简并能级,计算结果与实验观测值符合较好,并讨论了费米共振对(0400),(1200)和(2000)向(0110)能级跃迁时光谱线强度的影响.

从实验上测定了土壤在可见光谱区的激光诱导击穿光谱(LIBS),对测定的光谱结构进行了分析,并对可观测的谱线进行了归属,得出土壤所含的主要元素和部分微量元素；测定了不同Pb掺杂浓度下土壤中微量元素Pb 405.78 nm谱线的强度,采用内标法拟合得到了该分析谱线的激光诱导击穿光谱定标曲线,由定标曲线的拟合结果计算得到Pb元素的检测限质量分数为36.7×10-6。