土壤中的矿物质元素为植物的生长提供保障,中药材中的微量元素在调节人体机能中起着十分重要的作用,因此实现土壤、中药材微量元素的快速高效检测具有重要意义。激光诱导击穿光谱（Laser Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS）技术是一种基于激光诱导等离子体的原子发射光谱成分分析技术,具有快速、无损、原位、实时等优点,适用于土壤和中药材微量元素的检测。本文针对激光诱导等离子体信号稳定性差、难以实现中药材微量元素快速高效检测的问题,开展双重增强机制下土壤及中药材的LIBS检测研究,具体研究内容如下:1、多种数据预处理方法结合对改善光谱质量的作用为了提高LIBS技术测量结果的准确性,研究了脉冲累计次数、延迟时间、透镜到样品距离对光谱信号的影响,确定了最佳实验参数,分析了多种数据预处理方法结合对光谱信号的作用,采用中值绝对偏差法、分段特征提取法、小波变换相结合的方法,实现了原始数据的异常光谱剔除、基线校正、光谱去噪。实验结果表明,采用多种数据预处理后Fe、Al、Cd、Pb四种元素的相对标准偏差分别从14.82%、10.07%、18.47%、19.38%下降至10.81%、7.33%、14.53%、15.90%;信噪比分别从91.19、44.73、7.01、9.36增大至121.69、83.79、12.53、18.11。结果表明,多种数据预处理方法结合改善光谱质量。2、不同增强机制下激光诱导等离子体光谱增强特性研究基于空间约束、温度控制增强LIBS光谱信号的理论,分析了不同增强机制对激光诱导等离子体光谱信号的影响。分别采用平面镜约束、样品温度控制以及两者相结合的方法对土壤样品进行了分析。实验结果表明,平面镜间距为7 mm且样品温度为180℃时光谱质量最佳,Cd、Fe、Al、Pb元素光谱强度增强因子分别为2.50、2.78、2.66、2.47;信噪比增强因子分别为1.83、2.11、1.98、1.91,等离子体电子密度增加了1.25×1015 cm-3,等离子体电子温度增加较小。研究表明,双重增强机制条件下LIBS技术提高了测量结果的精度。3、中药材定性定量及产地鉴别分析采用LIBS技术对菊花、马蔺、丹参的微量元素进行了定性定量分析,并利用自由定标法得到了菊花、菊花根、菊花茎、菊花叶、马蔺叶、马蔺根、丹参及种植环境土壤的K、Ca、Mg、Fe四种元素的含量,通过计算富集系数得知,菊花对K元素富集能力较强,马蔺、丹参对Mg元素的富集能力较强。采用主成分分析、K-均值聚类的方法对河北、山东、甘肃三个产地沙参进行了产地鉴别研究,两种方法都有效地实现了产地鉴别,其中K-均值聚类的方法聚类准确性达到92.11%以上。研究表明,通过研究中药材不同部位富集规律及产地识别,为优质中药材的培育和鉴别提供参考。