激光诱导击穿光谱(Laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)是一种用于检测任何物理状态物质中所含元素组成的原子发射光谱技术。该技术具有进行原位在线检测而不需要对样品进行较为复杂的预处理、同时在线分析多种不同的元素、较强的适应恶劣环境能力以及可进行远程探测分析等优点,具有较大的应用前景。然而,相对于传统的元素分析方法,由于分析精确度的限制,严重阻碍了该技术在实际应用中进一步的发展和推广。因此,研究改善LIBS测量精确度的方法及应用,对于促进该技术在实际中的应用具有很大的意义。为了改善LIBS测量的精确度,本文主要从样品粉末掺杂、化学计量学方法及激光光束整形三个方面进行了如下研究:(1)基于粉末掺杂方法对LIBS测量精确度的改善:使用纯石墨粉末、紫铜粉末、溴化钾粉末和聚乙烯粉末与基体复杂的几种岩石粉末进行混合,通过对粉末掺杂量的优化以及对比粉末掺杂前后岩石中Ca和Mg元素的定量分析结果和等离子体温度和电子密度的稳定性,研究了粉末掺杂法对基体效应的影响以及对LIBS测量精确度改善;结果表明,通过石墨粉末与岩石粉末的掺杂,不仅可以降低基体效应的影响,而且改善了LIBS测量岩石时的精确度。(2)基于化学计量学分析方法对LIBS测量精确度的改善:使用传统的标准曲线法、偏最小二乘回归分析法以及支持向量回归分析法分别对三组水泥生料样品中Ca、Si、Fe、Al、Mg、Na、K和Ti八种元素进行了定量分析,研究了三种模型的浓度检测范围、改善基体效应以及预测精确度的能力。结果表明,相比其他两种分析方法,非线性支持向量回归分析法具有较大的浓度检测范围,可以有效降低基体效应的影响和改善LIBS测量的精确度。(3)基于激光光束整形方法对LIBS测量精确度的改善:分别使用衍射光学元件和平凸柱面透镜改变了激光光束的轮廓及能量分布,实现了激光光束的整形;通过对比钢样品中Mn和Cr元素以及水泥熟料中的Fe、Al、Mg和Na元素的定量分析结果以及等离子温度和电子密度的稳定性,研究了激光光束整形对光谱特性、等离子体温度和电子密度以及测量精确度的影响。结果表明,两种激光光束整形方式均可以有效的改善LIBS测量的精确度。本论文的主要创新点在于:(1)通过在不同基体的岩石粉末样品中掺杂不同类型的粉末样品,研究了 LIBS测量岩石样品时基体效应和精确度的改善;(2)使用化学计量学方法定量分析了三组水泥生料样品中的各元素含量,提出了可有效降低基体效应,增大预测浓度范围以及改善LIBS测量的精确度的非线性支持向量回归分析法。(3)提出了使用衍射光学元件和平凸柱面透镜改变激光光束轮廓及能量分布的两种激光光束整形方法来改善LIBS测量的精确度,并分别对钢样品和水泥熟料样品中的元素进行了定量分析,并且从烧蚀坑形貌、光谱稳定性、测量精密以及等离子特性的对比进行了相关的解释。