冶金过程中实时诊断与分析是影响冶金水平和合金成分精确控制的主要因素。国内外目前在钢铁冶炼分析中主要以炉前分析为主，实时在线检测未充分实现。因此，冶金行业中的实时在线成分检测，特别是金属熔融状态下的实时检测一直是重要发展方向之一。　　激光诱导击穿光谱作为新兴的原子光谱发射光谱技术，快速、原位检测、几乎无损和多元素在线分析等特点使它近年来备受人们的关注。本文以高端特种合金冶炼过程中元素成分在线分析为应用背景，以提高激光诱导击穿光谱在冶金行业中定量分析性能为目标，开展了相关技术研究和实验分析。　　本文的主要研究内容包括:基于激光诱导等离子体光谱的冶金在线分析系统设计、铁基合金激光诱导击穿光谱谱线选择方法、光谱数据的校正与提取以及基于内标法的实时定量分析。主要研究内容和创新点如下:　　(1)在局部热力学平衡条件下，建立了考虑等离子体中某元素电子上能级跃迁到下能级产生原子发射谱线的激发能级差、等离子体温度、配分函数和离子密度等强度影响因素的数学模型。研究了模型中激发能级差对谱线强度相对波动的影响。针对Fe基标样，以Fe为内标元素，Cr和Mn为分析元素，计算了光谱强度比Cr/Fe和Mn/Fe的标准偏差，比较了不同的能级差和波长差对谱线强度相对波动影响的大小，并定量分析了能级差和波长差可容许的适用范围。　　(2)在自研能量不稳定性小于0.8％（@RMS）的大能量脉冲激光光源及光程总长为5.8m的大能量激光传输系统的基础上，开展了实验参数优化和分析。提出了基于单台激光器的多脉冲激发方法以满足不同成分样品原位、实时分析以及限量元素精确检测的需求。研究了激光光源与光谱仪之间信号延迟时间与光谱信背比之间的关系，结合激光与物质相互作用的机理，研究了不同元素在不同延迟时间下的光谱强度规律，发现当激光光源与光谱仪间延迟时间为360μs时待测元素的信背比最高。　　(3)研制并搭建了国内首台可用于高端特种合金冶炼过程中在线元素质量监控的分析设备。利用Sahara-Bolzmann方程，研究了不同激光功率密度对等离子体谱线红移的影响，当激光功率密度为300MW/cm2时Fe404.58nm谱线的红移量△λ为0.36nm该研究可以抑制谱线红移带来的谱线干扰问题。研究了光谱数据处理方法，开展了INCOL713C合金中部分元素的定量检测实验并对实验结果进行了分析，实验结果表明所设计、搭建的系统利用该处理方法能够满足高端特种合金冶炼过程中的定量分析要求。