为了满足我国先进中高层大气测风温激光雷达的高精度探测需求, 介绍了一种基于高精度波长计和高性能数模转换器等器件, 结合自主编写软件搭建的一套主动反馈稳频系统, 实现了对 1319nm种子激光器的稳频控制。经过波长稳定度测试实验, 结果表明该系统能够使种子激光的波长连续 12h锁定在 1318.81999±0.00006nm范围内(稳频精度小于 20.7MHz), 波长稳定度提高 5个量级, 波长的 Allan方差单调递减趋近于 10-6, 实现了对种子激光波长的长期精确锁定。该结果将为其他同类激光雷达的高精度探测提供技术保障。

为了避免常见的绿松石处理品及伪品入药，本文针对药用绿松石原矿样品，利用高光谱成像技术开展了绿松石在线鉴别系统的研发。依据全国各地有代表性的天然绿松石原矿样品的高分辨光谱数据，获取了标准谱线，并验证了其普适性。针对市面上常见的绿松石伪品和处理品，分析了在400 nm?1000 nm和400 nm?600 nm范围内的相关性系数的差异，探索出了实现绿松石真伪鉴别的新方法，并在此基础上构建了实验样机系统。为藏医药的矿物原材料筛选提供技术支持，促进藏医药的现代化发展。

目前岩土工程性能的测试多为破坏性试验, 不能用于固土现场的在线监测。 激光击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy, 简称LIBS)技术具有快速、 实时在线等特点。 利用自行搭建的一套LIBS检测系统对不同配比的离子土固化剂(ionic soil stabilizer, ISS)水溶液改性滑带土进行了时间演化研究, 并通过与改性后土壤的塑性指数、 粘聚力、 压缩系数等工程性质的比对, 发现在现有的三个配比(1∶100, 1∶200, 1∶300)中1∶200的ISS改性过程中阳离子交换速度最快, 工程性能指标显示改性效果非常明显, 这些工作为ISS应用于固土工程提供了实验依据, 同时也为岩土工程性质的检测提供了一条新的思路。

激光击穿光谱(LIBS)是一种新的多元素同时探测的技术, 但是光谱的采集时间、延时、门宽、等参数是影响将该技术推向实用化过程中的重要因素。本文利用 LIBS技术对水溶液样品中的金属元素进行了时间演化研究, 并通过对 Al、Cd、Cu、Fe、Pb、 Zn等五种元素的连续背景和采集时段对信噪比的影响分析, 得到了这些元素的连续背景光谱强度只由实验条件决定, 并且在同一个波长位置上的背景光谱强度不受元素种类和浓度的影响; 采用相对较晚的采集延迟时间及相对较宽的采集门宽可以增加 LIBS技术的检测能力, 得到更低的检测限。实验所得的结果为探测工业废水中金属元素的含量的应用研究提供依据。

利用搭建的一套激光击穿光谱测量土壤样品的实验系统，对三峡坝区香溪河段八字门滑坡滑带土壤进行了探测研究。在同一纬度不同海拔高度选取了5个地点采取了土壤样品，对5个样品进行了实验测量，得到了这些土壤样品的光谱图,并对其中的Mg，Al，Si，K等元素进行了定性和定量分析。结果表明，这些元素随着海拔的降低，其含量也逐渐降低。

将滤纸作为基底用于LIBS测定水溶液中的金属元素，分析了不同的滤纸浸泡时间对LIBS信号的影响，以及在不同质量浓度的情况下，分析浸泡时间与信号的关系。以实验室配置的不同浓度的偏砷酸钠溶液为研究对象，对浸泡时间为10s和60s的As元素和Na元素做了探测分析并得到了其定标曲线，初步确定了在As元素和Na元素在不同时间下的检测限分别为：As元素0.379g/L(10s)、0.224g/L(60s)；Na元素0.021g/L(10s)、0.018g/L(60s)。实验所得的结果为探测工业废水中金属元素的含量提供依据。

搭建了一套激光诱导击穿光谱实验装置,并通过配置特定样品,开展了一系列激光诱导击穿光谱探测实验。根据含有不同质量分数的同种元素样品的激光诱导击穿光谱实验结果,获得元素质量分数与谱线强度的关系曲线(定标曲线)。对中南民族大学附近的土壤进行激光诱导击穿光谱实验,发现土壤中含有Mg,Ca,Na等18种元素,对河南云台山茱萸峰岩石的激光诱导击穿光谱实验结果仅获得Fe,Mg,Ca 3种金属元素。比较这2种实际样品的激光诱导击穿光谱结果表明,检测样品的物理结构影响激光诱导光谱的实验结果。

搭建了一套激光击穿光谱(LIBS)实验系统, 采用Nd∶YAG脉冲激光器作为光源击穿烟气形成等离子体, 其发射光谱由中阶梯光栅光谱仪分光, 并由增强型电荷耦合器件（ICCD）进行光电探测。以煤燃烧产生的烟气和烟花爆竹燃烧产生的烟气等为对象, 获得了烟气多种重金属元素的激光击穿光谱。光谱图表明, 该技术能够同时检测烟气中的多种金属成分。以Pb元素为对象, 配置含Pb不同浓度的固体样品进行了定标实验, 结果表明, Pb谱线强度与其元素浓度成线性关系。

应用激光击穿光谱法(LIBS)探测了体液中各种物质的含量。脉冲Nd:YAG激光器产生的波长1064 nm的激光束(脉宽10 ns,重复频率10 Hz,激光能量约300 mJ)经凸透镜聚焦后,击穿模拟体液(质量分数为10%葡萄糖和0.9%NaCl的混合水溶液)产生激光等离子体,利用中阶梯光谱仪和像增强CCD(ICCD)探测其光谱信号,开展相应的激光击穿光谱研究。实验结果表明应用激光击穿光谱的技术完全可以同时检测出溶液中的有机物(葡萄糖)和金属离子,而且金属离子的检测灵敏度明显优于有机物,各待测物质的特征谱线强度与其含量存在指数关系。该方法为体液中微量元素的精确测量提供了实验依据。

利用Nd:YAG激光器产生的1.06 μm激光束(脉冲能量为500 mJ,脉冲宽度为10 ns, 重复频率为30 Hz)聚焦形成长约8 cm、直径5 cm的激光大气等离子体柱,分别沿激光束方向和垂直于激光束方向探测了该等离子体柱的空间分辨光谱,并由此反演得出电子密度和电子温度空间分布特性.实验结果表明:激光大气等离子体中各种离子和电子呈泪滴型分布,即沿激光束方向不对称,而垂直激光束方向对称分布,最大电子密度1018/cm3,最高电子温度3000 K.