激光诱导击穿光谱分析技术（Laser-Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS）是近些年迅速发展的一种原子发射光谱技术,其技术性能与应用已成为当前光谱学领域的研究热点。LIBS技术以高能脉冲激光作用于目标物质,以物质原子外层电子激发为主要特征,具备多元素同时测定,样品预处理简单,结合光谱定量统计方法可以实现元素的定性、定量和半定量分析,目前正越来越多地应用于气体检测领域保护气体、大气污染气体、能源气体等样品分析。激光诱导击穿气体是一个涉及多机制现象的复杂过程,对激光诱导气体等离子体在不同条件下的动力学演化的机理进行深入研究,综合地研究气体光谱特性,可以为建立精确定量分析气体的定标模型提供实验和理论支撑。本文基于LIBS分析技术,利用Nd:YAG纳秒脉冲激光器对氦气、氮气和氩气光谱特性进行了分析。目前,在气体分析领域中所用的技术有近红外光谱（NIR）、X射线荧光光谱（XRF）和拉曼光谱等（Raman）,但NIR技术分析预处理复杂以及难以直接测量;XRF无法直接测量原子序数小于11的轻元素,且具有辐射风险;Raman技术受弱的拉曼散射截面的固有限制,检测灵敏度较低。结合LIBS技术样品预处理简单、精确度较高以及几乎可测量所有元素的技术优势,因此,LIBS技术检测气体以及对气体等离子体特性的研究具有很大的发展空间。首先,搭建了针对气体分析的LIBS系统,并对系统进行波长标定、仪器展宽标定以及辐射标定。然后,开展了大气压下激光诱导氦气、氮气和氩气等离子体的时间分辨演化特征研究。研究结果发现三种气体等离子体在演化初期由于韧致辐射都存在较强的连续背景,且He特征谱线在0.4μs左右达到最强,N特征谱线在0.4-0.8μs延时具有较高的强度,Ar特征谱线则在0.4-4μs延迟窗口具有较强的发射。Ar等离子体的演化比He等离子体和N等离子体更久,N和Ar的原子辐射和离子辐射对应不同的时间尺度,N离子辐射时间尺度为0-0.3μs,N原子辐射的时间尺度为0.1-2.0μs,Ar离子辐射的时间尺度为0-0.5μs,Ar原子辐射的时间尺度为2.0-30μs。三种气体等离子体电子数密度和温度的演化规律是随着延迟时间呈指数衰减,电子与离子的复合辐射是造成电子数密度下降的主要原因,早期等离子体膨胀较快和连续发射较强造成的能量损失,是等离子体温度下降主要机理。最后,建立了H2/He,H2/N2和H2/Ar三种混合气体的定标曲线,得到了三种杂质气体的体积分数检测限分别为7.3×10-5、5.8×10-4、5.9×10-4,相对标准偏差RSD分别为1.6%、4.24%、4.19%,RMSE分别为0.2141、0.0305、0.0355,并且利用定标模型分别对氢气中微量的氦气、氮气和氩气进行了定量分析。