元素分析与人类社会生产生活紧密相关,实现对物质元素的高灵敏、高准确的定量分析是非常必要的。激光诱导击穿光谱（LIBS）技术作为一种新兴原子光谱分析技术,因其快速、实时、原位、无损、遥测、操作简单及无需样品预处理、多元素同时分析等优势,迅速发展成为光谱学领域的研究热点,并被广泛应用于环境检测、冶金分析、过程控制、煤质分析、深空探测、生物医学、材料加工及地质勘测等领域。但由于LIBS在元素定量分析时存在灵敏度低、准确度低、需要一系列标准样品定标等问题限制了LIBS技术的发展。本文基于激光诱导击穿光谱联合激光诱导荧光（LIBS-LIF）和激光剥离-火花诱导击穿光谱（LA-SIBS）这两种激光等离子体光谱增强技术,采用单变量校正曲线定标法、多变量定标法和单点校正无定标法,围绕提高LIBS技术的元素定量分析灵敏度、准确度等方面开展研究工作,包括以下四个方面:1.以自制的染料激光器作可调谐激光器,搭建LIBS-LIF实验系统,实现对水中铜元素和面粉中铅元素的定量分析。以木片作吸水基底将液体样品转化为固体样品,消除水的基体效应对激光等离子体发射的不良影响,优化LIBS-LIF实验条件并建立水中铜元素的校正曲线,得到检出限为3.6 ppb,比采用LIBS技术的灵敏度提高了三个数量级;采用压片法制备饼状面粉样品,采用低能量的266 nm激光做LIBS激光烧蚀源,探究两束激光脉冲间最佳延时为400 ns,在优化的实验条件下建立面粉中铅元素的校正曲线,得到检出限为73.8 ppb,对未知样品分析的相对误差小于4.07%,最后讨论了采用多模光纤传输脉冲激光实现两激光束间的脉冲延时,从而实现由一台Nd:YAG激光器搭建简化的LIBS-LIF实验系统的可行性。2.研究了LA-SIBS技术中放电通道对样品表面元素分析的灵敏度和空间分辨的影响。以门控脉冲高压电源作火花放电电源,在外触发模式下探究了脉冲延时与放电通道的关系。在适当的脉冲激光能量和电极的几何排列下,电脉冲和激光脉冲之间的延时为20μs-35μs时呈稳定的平行放电通道,平行火花放电在显著地增强等离子体发射强度时不会额外烧蚀样品。在当前优化的实验条件下,Mg、Cr、Pb、Al元素的检出限分别为14.4 ppm、8.8 ppm、3.4 ppm和5.1 ppm。研究表明,采用平行放电条件下的LA-SIBS技术可以实现高灵敏、高分辨的金属表面元素定量分析。3.研究了高重复频率LA-SIBS技术结合多变量定标法以实现快速、高准确的元素定量分析。采用粒子群优化-极限学习机算法（PSO-ELM）解决单变量校正曲线法不能满足高准确定量分析要求的问题;采用1 k Hz脉冲重复率的激光解决低重复频率LIBS技术分析速度慢的问题;采用非门控工作模式的光纤光谱仪采集光谱数据,采用中值滤波法对光谱进行基线校正以获得净光谱强度。以元素多条特征谱线作为输入变量,采用粒子群优化算法对ELM模型参数进行迭代寻优;将优化的PSO-ELM模型用于未知样品的浓度预测,Mg、Cr和Cu元素的相关系数分别为0.9996、0.9972和0.9999,均方根误差分别为0.0138%、0.0045%和0.0095%,所有元素预测浓度的相对误差在0.01%至2.13%的范围内。分别建立单变量线性校正模型和SVM校正模型进行对比分析,证明了PSO-ELM模型预测性能更好。研究表明,高重复频率LA-SIBS技术结合PSO-ELM算法可以实现快速、高准确的元素定量分析。4.研究了高重复频率LA-SIBS技术结合单点校正无定标法（OPC）以实现对元素的快速、高准确的定量分析。采用一个基体匹配的标准样品对无定标法中的不确定性进行校正,并将校正因子代入经典CF算法实现对四个未知铝合金样品的分析。通过谱线的Stark展宽计算的平均电子数密度为（1.26-1.54）×1017cm-3;绘制每个元素的Saha-Boltzmann图,估算铝合金的平均等离子体温度为6,200±100 K;由Mc Whirter准则和Critoforetti附加准则证实了等离子体处于局部热力学平衡状态。四个未知样品中元素Al、Mg、Cu、Cr、Mn和Zn的平均相对误差分别为0.065%、13.03%、11.97%、19.45%、9.77%和7.81%。结果表明,OPC算法结合重复频率LA-SIBS技术能实现对铝合金中元素的快速、高准确定量分析。