物相组成是材料性能表征分析与材料加工应用的重要依据与方法,然而传统的物相鉴定方法需要对材料进行切样、镶样与磨样等大量前期费时费力、损伤样品与高成本的准备工作,阻碍了材料科学领域的发展与进步。然而飞秒激光诱导等离子体光谱(fs-LIBS)检测技术因具有冷加工、低廉、快速与无损样品等优点,已经广泛应用于材料学、考古学与生物学等领域。因此,本文提出一种基于飞秒激光诱导等离子体光谱学的物相组成快速检测方法,以变化的激光能量密度为研究手段,以二元合金为研究对象,研究在变激光能量密度下的光谱参数与物相组成之间的定性关系,并分析与论证不同激光能量密度与物相组成对等离子体光谱参数影响的影响机理。本文的具体研究内容如下:1.针对飞秒激光的材料加工特性,搭建飞秒激光材料烧蚀过程的光谱采集系统。并预处理所采集的原始光谱,以获得可后续高精度与准确度分析的高信噪比与信背比的预处理光谱。2.提取光谱数据中的特征谱线强度比,并在单一能量密度下建立起谱线强度比、靶材浓度与物相组成之间的定性关系。结果表明:对于物相组成变化的合金其谱线强度比与靶材浓度间的标定曲线变化趋势会发生突变,而对于物相组成不变的合金其标定曲线不发生突变。3.在变化的激光能量密度下建立起上述标定曲线与物相组成间的定性关系。结果表明:在低能量密度下的标定曲线变化趋势与上述单一能量密度下的标定曲线变化趋势一致,然而当能量密度升高到一定值后,对于物相组成变化的合金其标定曲线发生的突变消失而线性变化,但物相组成不变的合金其标定曲线线性变化趋势不变。4.通过对物相间势能差异引起的稳定性差异,物相间稳定性差异引起的飞秒激光烧蚀不同物相而产生的靶材成分偏差,成分偏差引起的上述标定曲线突变的阐述以理论性地解释上述标定曲线的变化趋势。并结合低能量密度与高能量密度激光分别烧蚀物相组成变化与不变化合金靶材的烧蚀孔内外成分偏差的实验结果以系统性地解释上述标定曲线的变化趋势。研究表明:正是因为不同物相间势能的差异才导致标定曲线发生突变,因此标定曲线突变与否可以预测靶材的物相组成是否发生了变化。