激光诱导击穿光谱（Laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS）技术作为新兴的元素分析技术,通过高能脉冲激光烧蚀样品产生光辐射信号,该信号包含样品中元素的光谱特征,分析采集的光谱能推断出样品的元素信息。经过数十年的发展,LIBS已经成为一种快速便捷的技术,且成功地被应用于各个领域,与其他光谱分析技术相比具有许多独特的优势,包括样品只需要很少的提前制备环节,或根本无需样品制备;能多元素同时测量;对样品损伤较小;能够实现实时、快速、定点分析;能够远程检测等。因此,该技术在环境监测、工业分析、地质应用、生物医学鉴定、农业、考古学和太空探索等领域具有良好的应用前景。然而,LIBS技术对于液相样品的分析存在一些不利的因素,由于液滴飞溅、液面波动和等离子体淬灭等问题严重影响了液相样品的LIBS检测灵敏度和准确度。如何提高水溶液中金属元素的LIBS分析灵敏度成为亟需解决的问题。因此,本论文在传统液体射流法和表面增强LIBS（Surface-enhanced LIBS,SE-LIBS）方法的基础上,以金属元素（Na、Pb和Cr元素）为研究对象,通过优化液相样品的进样方式和调整实验条件等参数,来提高水溶液中痕量金属元素的光谱强度,以改善LIBS技术分析液相样品的测量灵敏度。具体研究内容如下:1.利用飞秒激光击穿水薄膜探测Na Cl水溶液中的Na元素,将液相样品的进样方式转化为水薄膜,能为激光聚焦提供一个稳定的液体表面,克服了由于液面波动而无法固定激光聚焦位置的缺点。另外,采用飞秒激光产生等离子体,有效避免了液体的飞溅。通过测量不同浓度的Na Cl溶液构建了Na元素的校正曲线,并计算了实验获得的相对标准偏差,表明飞秒激光与水薄膜相结合的方法可以显著提高LIBS分析液相样品的光谱稳定性。2.在飞秒激光击穿水薄膜的基础上,研究透镜聚焦位置对水溶液中Na等离子体光谱强度的影响。对不同浓度的Na元素进行了定量分析,通过Na元素的校正曲线计算了待测元素的检出限和相对标准差。证实了选择最佳的透镜聚焦位置能进一步提高飞秒LIBS检测水溶液的分析灵敏度。3.讨论了基底温度对SE-LIBS技术检测水溶液中痕量重金属元素光谱的影响。通过建立不同基底温度下Pb和Cr的校正曲线,计算出相应的元素检出限。结果表明,提高基底温度能够显著提高SE-LIBS检测水溶液中重金属元素的分析灵敏度。4.探究了沉积不同浓度的金纳米粒子对水溶液中重金属元素SE-LIBS光谱的影响。在金属Al基底上沉积含有金纳米粒子的标准溶液,使激光诱导击穿阈值显著降低,进而增强光谱强度。随后,构建了Pb和Cr的校正曲线,并计算出检出限。结果表明,采用纳米粒子与SE-LIBS相结合的方式能显著提高SE-LIBS技术的检测灵敏度。综上,本论文所研究的飞秒激光击穿水薄膜、升高基底温度增强SE-LIBS等液相样品的检测方法,显著提高了LIBS检测水溶液中金属元素的特征光谱强度、灵敏度与稳定性。取得的成果使LIBS技术能够更好地应用于液相样品中元素的分析与检测之中,本研究为水中重金属元素的LIBS检测提供了切实可行的方案。