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目前,在土壤和玉米金属元素检测方面,还不能实现对样本的在线识别和定量分析。研究者仍然依赖电感耦合等离子体原子吸收光谱等传统光谱方法对样本中的金属元素进行检测,这种检测方法周期长,操作过于复杂,因此探索一种能够实时在线检测土壤和玉米金属元素的方法便具有重大的现实意义。论文在分析研究针对土壤和玉米金属元素检测传统技术的基础上,试图探索激光诱导击穿光谱(Laser induced breakdown spectroscopy,LIBS)土壤和玉米金属元素Cu、Mn快速定量的检测方法。激光诱导击穿光谱,是一种等离子体激发射光谱,因其操作简便、检测速度快和分析能力强得到广泛应用,在环境监测、农业和生命科学等方面具有重大意义。但由于该方法本身的原理以及仪器自身分辨率的限制,在实际应用过程中遇到很多困难,包括噪声来源多、分析精度低和重复性差等。本论文研究了激光诱导产生等离子体特性、等离子体发射光谱原理,并构建以及改进LIBS实验平台;研究了LIBS实验平台的光学系统结构,通过对影响LIBS性能的参数进行优化,改进LIBS光学系统光路结构和激光脉冲的触发信号控制方式;分析了LIBS检测土壤和玉米中的Cu、Mn金属元素的实验数据,实验中检测了不同浓度的土壤和玉米中Cu、Mn金属元素的发射特征谱线,获得了Cu、Mn金属元素的LIBS相对最佳光谱,在获得的光谱数据基础上使用了极小值筛选法扣除LIBS光谱中的连续背景光谱。论文通过建立标定曲线对玉米Cu、Mn元素的含量进行定性和定量分析,实验结果显示土壤中Cu的检测限13.61μg.g-1,玉米中Cu、Mn检出限为12.39μg.g-1和14.35μg.g-1,表明激光诱导击穿光谱技术能够快速检测土壤和玉米中的金属元素,为金属元素的快速定量检测及分析提供了新的途径。