固体燃料在能源生产和消费结构中占据主要地位,实现其成分与特性的快速在线检测对燃料的高效低污染利用具有重要意义。作为一种能实现固体燃料多元素、多特性同步快速原位检测技术,激光诱导击穿光谱技术（Laser Induced Breakdown Spectroscopy）已证明了其在固体燃料检测领域的应用价值。但固体燃料间物化性质差异所引发的基体效应仍是该技术进一步发展亟需解决的重要难题。同时,燃料中多种赋予形态的非金属元素以及含有机物物质生成的等离子体涉及复杂的激发、反应、演化机制,大气也会对等离子体的辐射源判别带来干扰。因此,本文致力于通过等离子体及特征光谱的时空演化特性,阐明激光、固体燃料、环境气氛相互作用以及激光诱导等离子体的演化机理。首先,针对燃煤煤化程度对LIBS测量的影响,以挥发分含量不同的煤样为研究对象,采用氩气作为保护气氛排除大气对激光诱导等离子体中辐射源判别的干扰,对煤等离子体典型特征光谱（C,H,O,N,Ca,CN,C2等）、等离子体形态、温度与电子密度的时空演化特性进行探究。实验结果表明,在挥发分中含量较高的组分的特征光谱在等离子体上部更强。而燃煤主要成分C以及典型成灰元素Ca的特征光谱随着燃煤挥发分的提高处于更靠下的位置。分子碳（CN和C2）光谱强度随着挥发分含量的增加在较小的延迟时间下发生明显的上升。在激光烧蚀过程中,挥发分优先析出,导致等离子体组成结构随燃煤挥发分含量发生明显变化,等离子体中原子化组分的时空分布、分子组分的湮灭与形成及等离子体整体动态演化随即受到影响。通过解析煤等离子体诞生演化过程,呈现了挥发分影响的起源与传播。然后,针对工业中LIBS的实际应用环境,分析对比了常压大气、氩气环境下激光诱导煤样等离子体特性,并讨论了大气气氛的影响机制。研究结果表明,在等离子体诞生后较短的延迟时间下,空气气氛下的（C,H,O,N）原子光谱强度较氩气气氛下高,在更大的延迟时间下相反。通过观察大气气氛下光谱时空演化图像发现,等离子体边缘存在原子光谱（C,H,O,N）低强度辐射区,且在较小的延迟时间里,发生区域收缩和光谱强度下降现象。边缘的低强度辐射来自在燃煤等离子体演化过程中发生混合与激发的空气,其辐射强度随延迟时间下降更为明显,与燃煤等离子体存在明显时序演化差异。通过探究挥发分含量对激光能量与脉冲频率设置的影响发现,过高的脉冲频率以及高的挥发分含量会导致脉冲所产生的遗留气溶胶颗粒增多,对后续脉冲产生影响,激光路径上的气溶胶易受激发,阻碍脉冲与样品的有效耦合。最后,通过对比燃煤与生物质固体燃料等离子体与光谱特性的差异,揭示不同类型固体燃料等离子体演化机制。结果发现,在挥发分中含量较高的组分的特征光谱在生物质等离子体上部也呈现了更高的强度,主要成分C的原子光谱位于等离子体更靠下的位置。生物质的较高挥发分和水分含量使其等离子体具有更高的初始电子密度以及较大的等离子体温度下降速率,因碳含量较低,分子碳（CN,C2）相对贫乏。上述研究阐述固体燃料等离子体的演化动态过程,实现光谱信号的有效辨识,为提高固体燃料特性的有效快速/实时定量检测性能奠定理论基础。