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。

为获得高质量的发射光谱, 提出了一种平面反射镜装置, 研究了在平面反射镜装置条件下的激光诱导等离子体辐射特性。 实验结果表明, 相同的激光输出能量条件下, 在等离子体周围放置由三块平面反射镜组成的装置以后, 土壤样品中元素Mg, Fe, Ba, Ti和Al的光谱线强度比常态下的分别增大了116.2%, 96.43%, 90.93%, 102.1%和98.57%, 信噪比分别提高39.17%, 32.48%, 38.07%, 39.95%和21.30%。 通过测量激光等离子体参数, 解释了平面反射镜装置对等离子体辐射增强的机理。 这种简便易行的方法是改善激光诱导击穿光谱技术检测能力的有效途径。

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。

为了提高激光诱导击穿光谱的质量, 采用高能量铷玻璃脉冲激光烧蚀土壤样品, 由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, 研究了有或无CsCl样品添加剂时多个激光脉冲作用于土壤样品同一位置条件下, 每个激光诱导等离子体辐射强度的变化情况, 并通过Boltzmann图方法测量了等离子体的电子温度。实验结果表明, 随着激光脉冲序数的增大, 等离子体辐射逐渐增强。计算可知, 对于含有15%CsCl的样品, 第6个激光脉冲等离子体中元素Fe、Mn、K和Ti的谱线强度比第2个激光脉冲的分别提高了3.59、2.46、2.82和1.62倍; 光谱信噪比分别提高了3.03、1.97、2.28和1.40倍; 而第6个激光脉冲等离子体的温度比第2个的升高了5 360 K。

为了改善激光诱导击穿光谱质量，采用Nd:YAG激光器输出的纳秒脉冲激光激发土壤样品，由光栅光谱仪和光电检测系统记录等离子体发射光谱，研究了激光输出能量（100~500 mJ）和NaCl样品添加剂（质量分数0%~20%）对等离子体辐射强度的影响。实验结果表明，在激光能量为200 mJ的优化条件下，可以提高光谱强度和信噪比，而更高激光能量诱导的等离子体中光谱线自吸严重。当土壤样品中加入适量NaCl添加剂以后，能够进一步改善激光光谱质量。NaCl加入量为10%时，等离子体中元素Fe,Ba,Al和Ti的谱线强度比无添加剂时分别提高了37%，32%， 32% 和70%，光谱信噪比分别提高了33%，26%，16% 和38%。而样品烧蚀量、电子温度和电子密度比无添加剂时分别提高了14%,9.6%和26%。