时间相关吸收光谱技术, 如腔衰荡光谱技术(CRDS)和腔衰减相移光谱技术(CAPS), 是近三十几年发展起来的一类新型吸收光谱检测技术, 它具有探测灵敏度高、 响应速度快、 不受光源强度起伏变化影响等优点。 传统的吸收光谱技术都是基于Lambert-Beer定律, 如直接吸收光谱技术(DAS)、 波长调制光谱技术(WMS)和腔增强吸收光谱技术(CEAS)等, 这类光谱技术在探测物质微弱吸收的时候一旦遇到较强的背景光信号就变得难以测量, 而且光源的不稳定性也会对检测带来一定的限制。 时间相关吸收光谱技术由于其不受光源强度起伏变化的特点, 在很大程度上能够弥补传统吸收光谱技术所存在的缺陷, 但其也有自身的局限性。 首先在理论上, CRDS和CAPS这两种时间相关吸收光谱技术并不统一, 而且在现有光谱理论下, Pulse-CRDS在应用时使用的脉冲光源的脉宽必须远小于谐振腔本身的时间常数, 对于长脉宽的脉冲光或者反射率低(小于99.9%)的腔体, 现有理论将不再适用; CAPS在应用时光源调制信号必须是周期性的正弦信号或者方波信号, 对于其他类型的周期调制信号或者非周期性信号, 现有理论并没有涉及。 针对上述提到的时间相关吸收光谱技术的局限性, 提出了一种新的分析时间相关吸收光谱技术的方法, 即利用一阶传递函数, 将谐振腔视为一阶传感系统, 对时间相关吸收光谱技术理论进行统一解释, 在公式推导上证明新方法下的推导结果和现有理论结果的一致性。 针对Pulse-CRDS, 以高斯脉冲光为例, 给出一阶传感理论下的透射光强表达式, 并对一系列不同的脉冲宽度γ、 谐振腔时间常数τreal以及从输出信号中拟合而得的时间常数τanal进行了模拟仿真。 经过分析比较后发现, 当γ<0.3τreal时, τanal和τreal的偏差小于1%; 当γ>0.3τreal时, τanal和τreal的偏差渐渐变大, 将不再满足实验条件。 为了使Pulse-CRDS在长脉宽脉冲光下也能应用, 本文给出了修正函数, 使得在脉宽大于腔衰荡时间0.3倍的情况下, 经过修正补偿后, 衰荡时间的误差小于1%。 对于CAPS系统, 搭建相应实验平台, LED中心波长选用405 nm, 使用方波调制信号, 测量不同频率下的入射参考信号与探测信号的相位差和探测信号峰-峰值, 通过由一阶传递函数推导而得的相频特性和幅频特性, 拟合得到时间常数τ, 结果分别为7.24和7.25 μs, 残差范围分别为［-0.01, 0.02］和［-0.02, 0.025］, 两者结果基本一致。 实验结果验证了一阶传感系统理论完全适用于时间相关光谱的信号分析, 并且一阶传感系统理论还使得时间相关光谱技术的理论得到了统一。

采用普通打印纸作为基底置于含有痕量重金属离子的水溶液中, 用于富集溶液中的重金属Cu元素, 烘干后用激光诱导击穿光谱进行定量分析。 该方法克服了用激光诱导击穿光谱方法直接分析液相样品中重金属含量时存在水的溅射和灵敏度低等不足。 实验中选用324.7 nm的光谱线作为分析线, 研究了光谱强度与富集时间的关系, 建立了用于溶液中Cu元素定量测量的校正曲线, 检测限达到0.023 mg·L-1。 为水体中重金属检测提供了一个可行的具有良好灵敏度分析技术。

本文将自动聚焦方法应用于激光诱导击穿光谱 (LIBS)检测技术中，利用自动聚焦方法控制激光在样品表面的聚焦位置和焦斑大小，以克服激光诱导击穿光谱系统检测样品时光谱强度的起伏变化较大的缺点，提高 LIBS系统重复测量的精密度。并采用灰度差分法评价函数和改进后的爬山法成功实现了激光诱导击穿光谱技术检测中焦点位置的自动搜寻和调节，为 LIBS检测仪开发了一套自动聚焦系统和相应的软硬件，较好地减小了 LIBS光谱强度多次重复测量的相对标准偏差。

采用激光烧蚀快脉冲放电等离子体光谱技术分析铝合金样品。记录了该技术激发铝合金样品后的发射光谱以及若干元素谱线的信噪比和谱线强度的相对标准偏差(RSD)。与传统的激光诱导击穿光谱技术相比，激光烧蚀快放电等离子体光谱技术应用于铝合金样品后所产生的辐射光谱强度和信噪比均有很大提高，发射光谱线强度的相对标准偏差也得到了改善。此外还得到了采用该技术对铝合金样品中若干微量元素进行定量检测的标准曲线。

以激光烧蚀快脉冲放电激发土壤为例，研究了激光烧蚀快脉冲放电等离子体技术产生的土壤等离子体的电子数密度和温度。根据实验测得的Si原子和离子谱线的强度和萨哈玻尔兹曼方程，计算了等离子体的电子温度，并从分析Si I 250.69 nm谱线的斯塔克展宽中导出了等离子体的电子数密度。与使用同样激光能量激发的激光等离子体相比，激光烧蚀快脉冲放电激发等离子体的电子数密度和温度都明显增加，与观察到的光谱信号强度是一致的。

采用一种新发展中的激光烧蚀-快脉冲放电等离子体光谱技术首次检测土壤中Sn元素的浓度。 与传统的激光诱导击穿光谱技术相比, 采用激光烧蚀-快脉冲放电等离子体光谱技术所产生的Sn(284.0 nm)元素辐射光谱强度有很大提高, 并应用该技术获得了土壤中Sn元素的校准曲线, 使土壤中Sn元素检测极限降低到0.16 μg·g-1。 与各文献报道的激光诱导击穿光谱技术中Sn元素的检测极限8.2～54　μg·g-1相比有很大的改进, 表明该技术可能在土壤元素快速定量检测中具有应用价值。

提出了一种新的比色色差计设计方法.该方法依据光电探测器的光谱响应特性,采用真空镀膜法制作修正滤光片,经过修正后探测器的相对光谱灵敏度符合光谱三刺激值曲线.使色差计的制作更加方便,又提高了性价比.论文讨论了红、绿、蓝三色修正滤光片的设计与镀制以及整个色差计系统的设计与制作过程,最后给出了测试结果和误差分析.

利用几何光学原理和计算机进行模拟,对棱镜出射光线与入射点的关系进行了研究,并由MATLAB得到了入射点与棱镜顶角、材料折射率及棱镜底面边长关系的曲线图.实验结果表明,在测量三棱镜折射率及使用棱镜光谱仪时,对入射光线的入射点是有一定要求的.

从理论和实验两方面系统地讨论了棱镜偏向角与最小入射角的关系,并由MATLAB绘出最小入射角与棱镜顶角A、材料折射率n的关系曲线.