偏振分辨激光诱导击穿光谱(Polarization-resolved laser-induced breakdown spectroscopy,PRLIBS)是一种低成本的改良激光诱导击穿光谱(Laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术,主要原理是利用光谱偏振特性将离散谱和连续谱分离,能一定程度上提高离散谱的信背比(Signal-to-background ratio,SBR)。目前,PRLIBS少有实际应用,原因有二:第一,等离子体光谱偏振特性的来源存在争议;第二,PRLIBS对谱线SBR的提升效果在各研究中有差异。为解决上述两个问题,本研究采用纳秒脉冲激光器和光纤光谱仪对铝合金样品和土壤样品进行了PRLIBS实验。在理论方面,本文通过实验分析了等离子体光谱产生偏振特性的原因,并解释了偏振分辨等离子体光谱的一些规律;在应用方面,本文建立了相对光谱强度关于浓度的定标曲线,获得土壤中Cd的PRLIBS检测模型。相比一般LIBS,该模型的SBR、相对标准偏差(Relative standard deviation,RSD)和元素的检测限都有所改善。本文具体工作内容如下:1.研究了PRLIBS的相关理论。文中总结了国内外对PRLIBS机理研究具有代表性的理论,通过实验中偏振度的变化,对光谱的偏振特性进行了理论分析。研究结论如下:一般条件下,在可见光和紫外光波段内占背景辐射的大部分是复合辐射,其偏振特性主要来源于等离子体各向异性复合过程;原子谱偏振特性则可能源于该过程中受激原子的磁性支能级间数量的不平衡。2.研究了PRLIBS中各参数在SBR提升方面的影响。实验改变能量密度、检偏角度、波长、探测角、延迟时间、积分时间等参数,计算偏振度和SBR。在能量密度15 J/cm~2下,FeⅠ407.123 nm处的SBR由4.86提升至12.97。结果显示,PRLIBS改善SBR的效果与能量密度、延迟时间、检偏角度以及波长等参数有关:PRLIBS中能量密度与SBR的关系与一般LIBS类似,在能量较大时会趋于饱和;检偏角度会一定程度上影响SBR,这与光谱的偏振方向有关;连续谱的偏振度在波长上变化趋势较为平稳,离散谱偏振度随光谱强度增大而减小;延迟时间增加时,光谱偏振度的增加不明显。3.通过一系列含Cd土壤样品的定量分析实验,研究了PRLIBS在土壤重金属检测方面的应用。本文根据元素浓度和光谱强度的关系建立定标曲线,探究了PRLIBS在Cd谱线强度的RSD和检测限等方面的改善效果。结果显示,相比一般LIBS,PRLIBS光谱强度的RSD由7.0%降低至5.7%,预测模型的检测限也由8.32μg/g降低至3.2μg/g。结果表明PRLIBS在土壤重金属检测领域具有实用意义。