飞灰含碳量的定量分析需要不同含碳量梯度的飞灰样品作为定标之用。 通常做法是用煤粉按照快速灰化法的要求灼烧得到不同含碳量的灰样, 用于定标分析。 但是这与实际锅炉飞灰的成分存在一定差异, 需要对光谱特性的差异进行研究来指导实际定标工作。 因此, 对比了快速灰化法制备的不同含碳量的煤灰样品与锅炉飞灰在特征谱线强度、 等离子温度等等离子光谱特征方面的差异。 实验证明快速灰化法制备的煤灰样品的Fe, Mg和Al谱线强度强于锅炉飞灰样品, 飞灰等离子温度低于所制备的煤灰样品的等离子体温度, 这可能是不同处理过程的物理化学特性差异造成的。 用主成分分析法考察了导致光谱差异的主要原因, 认为Fe, Mg, Al和Si等元素是导致二者在光谱特性差异的主要因素, 这可能因为实验室内按照快速灰化法进行制样的飞灰相应矿物质组成不同所导致的。 在用灼烧后的煤灰定标未燃碳时, 应注意由于成灰过程不同所造成的Fe, Mg, Al和Si等元素含量和形态不同所带来的影响。

选用同时含苯环和C-N结构的有机物苯甲酰胺样品为实验对象，制备不同含氮量的样品并进行激光诱导击穿光谱实验；在不同气体环境（空气、氩气）和激光能量条件下，研究了有机物中N元素的激发特性，建立了N元素光谱信息与N元素含量之间的关联性.结果表明：在氩气环境中，含N元素样品的N原子谱线较难被探测到N，该结果说明在大气环境中探测到的N原子谱线主要源于空气中N的激发（空气中有79%的N2）；在空气或氩气条件下，均能探测到较强的CN分子光谱，且与样品中N元素含量有一定的关联性，这种关联性不仅与气体环境有关还与激光能量有关；在氩气条件下，由于CN分子光谱的形成完全来源于样品，不管在低能量还是高能量条件下，均与N元素含量具有较高的相关性；在大气环境中，在低能量条件下，关联性较好（R2高于0.9），而高能量条件下，关联性较差，说明在低能量条件下，空气环境中探测到的CN主要来源于样品本身，而在高能量条件下CN分子光谱的形成受环境中氮气的影响较大.

在燃煤电厂, 飞灰含碳量是直接反映锅炉燃烧效率的重要指标, 控制含碳量水平和低氮燃烧之间的平衡要求实现含碳量的在线(或快速)检测。 将激光诱导击穿光谱技术应用于飞灰含碳量的快速测量, 针对测量中248 nm附近的C和Fe谱线干扰问题, 提出了利用Fe谱线修正的方法以提取重叠峰中C谱线的积分强度, 对比分析了Fe 248.33 nm, Fe 254.60 nm和 Fe 272.36 nm谱线分别作为Fe 247.98 nm的修正谱线时提取的C修正积分强度对飞灰含碳量定标曲线和未知样品重复测量精确度的影响。 研究结果表明, 对C和Fe谱线干扰进行强度修正可以提高含碳量定标曲线的拟合度, 并且可以显著改善低含碳量样品重复测量的精确度。 但同时需要注意用于修正的Fe谱线的合理选取, 防止在对低含碳量样品中C谱线强度的过度修正。 从定标曲线和重复测量精确度总体评价而言, Fe 254.60 nm谱线最适用于LIBS测量飞灰含碳量时的C和Fe谱线干扰的修正。

飞灰含碳量是评价锅炉燃烧效率的重要指标之一, 对其进行在线测量有助于实时进行燃烧优化调整, 从而提高整个机组的经济性和安全性。 利用螺杆式给粉机搭建飞灰颗粒流含碳量测量台架, 将脉冲激光直接作用于飞灰颗粒流, 形成等离子体, 利用激光诱导击穿光谱技术测量飞灰颗粒流中的含碳量信息。 重点研究了激光能量对飞灰颗粒流中未燃碳有效激发和测量的影响规律。 研究结果显示, 在40～130 mJ能量的脉冲激光作用下, 碳谱线强度随着激光能量的增大线性增强, 而其信噪比则先增加后趋于稳定, 无效光谱的剔除率则呈下降趋势。 本实验条件下, 激光能量在90～100 mJ之间, 可得到较强的等离子体发射信号和较优的光谱数据利用率。 因而激光能量与颗粒流的激发状态、 碳元素特征谱线强度等密切相关。 合理的激光能量有利于保证飞灰颗粒流的有效稳定激发, 并获得具有良好信噪比的等离子体光谱信号。

将激光诱导击穿光谱技术(LIBS)应用于测量飞灰中C、Si、Al、Mg和Fe等主要元素，飞灰样品与粘结剂KBr混合压制成压片，对比分析不同环境气体（CO2，空气，N2，Ar）下飞灰等离子体特性，探究环境气体对飞灰测量的影响。研究结果表明Ar环境下光谱强度最高，N2次之，空气环境下强度稍低于N2环境，而CO2环境下不仅整体光谱强度最低，且由于背景气体CO2中存在的C元素被激发,对飞灰含碳量的测量存在严重的干扰。同时对比不同环境条件下的等离子体温度特性，结果表明Ar条件下等离子体温度最高，CO2条件下等离子体温度最低，这也表明在CO2环境下最难激发。

为了进一步提高激光诱导击穿光谱(LIBS)技术快速测量粉煤灰未燃碳的性能，分别将Na2SiO3和KNO3作为粉煤灰未燃碳测量的粘合剂，以改善所测粉煤灰样品的可压性。对比分析两种粘合剂条件下未燃碳定标曲线的拟合度、灵敏度、定量分析精确度和检测限，以及Si 251.61 nm和Si 288.16 nm分别作为C 247.86 nm的内标线对未燃碳测量的影响。研究结果表明，利用Na2SiO3作为粉煤灰的粘合剂时，未燃碳的定标曲线拟合度、灵敏度、定量分析精确度和检测限均优于KNO3作为粘合剂时的情况。而以Si 251.61 nm作为C 247.86 nm的内标线时，未燃碳测量的灵敏度更高。