LIBS的快速检测优势体现在小型化的检测设备、快速直接的制样方法和多元素同时分析这几个方面。针对现有LIBS装置集成度低、操作流程繁琐和价格高的问题,本文基于模块化设计、小型高能量激光器、统一的控制系统和测控软件系统研制出一种高集成度、测试流程简单和大能量输出的紧凑型LIBS仪器,仪器体积小巧又保证了激光能量输出超过100 m J,且所有操作在统一界面下完成。为了验证LIBS仪器的测试性能,对铜矿样品粉末进行了定性和定量分析,表明对含量为ppm级别的目标元素仍然具有定性分析能力,对Cu和Zn的线性相关系数(R2)均达到0.98以上。针对LIBS无法对液态样品进行快速检测的问题,提出一种基于高吸水化合物的水凝胶快速制样方法,改善了LIBS测试液体时的等离子体淬灭效应、液体溅射和表面波纹等的影响,实现了LIBS对水体样品的快速分析。采用标准曲线方法和多变量回归方法对不同基质下的土壤样品进行了多元素同时定量分析,通过不同定量分析模型的交叉验证实现了对不同基质条件下土壤多元素的定量检测。为了实现对同质异相类物质的快速检测,研制出一种一体化的LIBS-Raman联用仪器,能够同时获取分析材料的原子光谱和分子光谱,实现了对物质元素和分子结构的解析,分别对标准物质和自然物质的测试验证了该仪器的优势。