为了减小激光诱导等离子体发射光谱中光谱线的自吸收效应, 提高激光光谱分析技术对物质中高含量元素的检测水平, 实验采用了一种平面反射镜装置约束等离子体, 比较了有或无平面反射镜装置时光谱线的线型变化。实验表明, 在无平面反射镜装置时, 样品元素Al, Mg和Mn的光谱线半高全宽度分别为0.16, 0.24, 0.058 nm, 而采用由四块平面反射镜组成的装置在空间上约束激光等离子体时分别为0.11, 0.13, 0.047 nm。结果表明, 光谱线的自吸收明显减小, 谱线线型变得比较锐且强度显著提高。通过观测等离子体照片, 测量等离子体温度和电子密度, 分析讨论了激光光谱自吸收效应降低的原因。

为了减小激光等离子体发射光谱的自吸效应, 提高激光诱导击穿光谱技术对物质成分的检测能力, 设计了一种平面反射镜装置对等离子体进行空间约束, 研究了不同实验条件下的光谱线线型, 定量分析了钢样品中的元素Mn和Ni.实验结果表明, 利用平面反射镜装置约束激光等离子体以后, 光谱线的自吸效应比常态条件下有明显减小;通过定量分析样品元素Mn和Ni的结果看出, 无平面反射镜装置时的相对标准偏差分别为3.70%和6.23%, 而实验中加入面反射镜装置以后分别降至1.86%和2.16%, 显著提高了分析结果的测量精度.

为了减小激光诱导等离子体中光谱线自吸收对分析结果的影响, 提高发射光谱的谱线质量, 实验利用组合式多功能光栅光谱仪和CCD探测器等组成的光谱分析系统记录光谱信息, 采用平面反射镜装置对激光等离子体进行约束, 比较了不同实验条件下光谱线的线型演化过程, 并且通过测量等离子体的温度、 电子密度以及样品蒸发量给出了合理解释。 实验结果表明, 当采用合适的平面反射镜装置约束激光等离子体时, 等离子体的轴向温度有所升高, 径向温度分布趋于均匀; 等离子体的电子密度有较大幅度的提高; 然而, 样品蒸发量却有比较明显的减小。 这几个方面的原因能够有效地降低光谱线的自吸收程度。 由此可见, 利用平面反射镜装置优化实验条件以后, 可以有效减小激光诱导等离子体发射光谱的自吸收效应, 在常量元素的定量分析中, 允许选择灵敏谱线作为分析线, 这为提高激光诱导击穿光谱技术的精确测量奠定了基础。

为了提高激光诱导击穿光谱质量，获得优化的实验条件，以不锈钢样品为靶材，采用高能量铷玻璃脉冲激光烧蚀样品，由多功能组合光栅光谱仪和计算机采集系统记录光谱，分析了激光等离子体在有或无碳室约束条件下的辐射强度变化情况.通过测量电子温度和电子密度，探讨了激光诱导等离子体辐射的增强机理.实验结果表明，当采用内径为4.0 mm、高度为9.0 mm的小型碳室约束激光等离子体时，其发射光谱强度和信噪比均有大幅提高，电子温度和电子密度也有所上升.可见，利用这种空间约束方法能够有效地改善激光光谱质量.

以土壤样品为靶, 提出利用小型碳室对高能量激光诱导等离子体进行空间限制来提高等离子体发射光谱质量。采用高能量脉冲激光烧蚀土壤样品, 利用组合式多功能光栅光谱仪和CCD探测器等组成的光谱分析系统记录光谱信息, 研究了激光诱导等离子体在有或无碳室约束条件下辐射强度的变化; 通过光谱学测量方法求得电子温度和电子密度, 用以解释等离子体辐射增强的机理。实验结果显示, 当利用小型碳室约束激光等离子体时, 土壤样品元素Mn,K,Fe和Ti的光谱线强度比无碳室约束时分别提高了90.77%, 101.71%, 104.27%和60.77%; 光谱信噪比分别提高了54.29%, 55.30%, 59.37%和38.80%; 等离子体的电子温度和电子密度分别提高了1 684 K和1.8×1016 cm-3。得到的结果表明, 利用空间约束方法能够有效地提高激光诱导等离子体的发射光谱强度和信噪比, 为利用激光诱导击穿光谱技术检测物质中低含量成分奠定了基础。

为改善激光诱导击穿光谱的质量，提高激光诱导击穿光谱技术对土壤样品的检测能力，研究了圆形碳片距离样品表面的高度变化对土壤等离子体辐射强度的影响，并通过Boltzmann图方法和光谱线Stark展宽法测量了等离子体的电子温度和电子密度。实验结果表明，当有碳片从轴向约束等离子体时，等离子体辐射强度比没有碳片约束时的明显增强；随着碳片距离样品表面高度的加大，等离子体辐射强度逐渐升高并在11 mm处达到最强，随后减弱。计算可知，样品中元素Fe、Mn、K和Ti在碳片距离靶面11 mm处的谱线强度要比无碳片约束时的分别提高179.88%、117.02%、123.21%和91.24%；光谱信噪比分别提高107.30%、92.26%、68.48%和67.66%；等离子体的电子温度升高2800 K，电子密度升高2.16×1016 cm-3。研究结果为土壤中痕量元素的检测提供了一种简单、易行的方法。