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嫦娥工程是我国继人造地球卫星和载人航天之后，向深空领域发展的具有里程碑意义的航天工程。“嫦娥一号”绕月探测卫星将于2007年发射升空，“二期”的各项任务正处于紧张有序的论证之中。根据计划安排，在“二、三期”工程阶段我国将发射月球车到月球表面围绕各项科学目标实施探测，其中一项科学目标是对月岩和月壤的成分及有用资源作就位探测，获取样本的化学元素组成。围绕这一具体的科学目标选择合适的有效载荷无疑是至关重要的。
中国科学院上海技术物理研究所第二研究室基于激光诱导离解光谱技术(简称LIBS)的物理机制、工作特点和探测优势，参考发达国家在深空探测领域的研究进展和实践，于2004年提出了LIBS应用于我国探月工程的设想，并及时启动了“月球探测激光诱导离解光谱技术”的预先研究工作，其主要研究内容是论证LIBS应用于我国探月工程的可行性，为将来可能的月球探测LIBS仪器提出科学的、建设性的研制方案。本文以“可行性论证”为研究内容，通过有关文献的调查研究和综合分析，从物理基础、关键技术、定量化分析等角度对LIBS进行了深刻剖析，针对月球表面环境的独特性和复杂性提出空间环境模拟的新要求；自行构建大气环境、真空环境下的LIBS实验装置，制定实验目的，设计实验方案，对各种样品进行了实验探测研究，获取了切实有效的实验数据；通过对实验数据的分析，深化了对LIBS物理基础和关键技术的理解，取得如下研究结果：①利用脉冲式激光束会聚到样品表面可以使微量物质在短时间内气化、电离形成等离子体，从等离子体中发射出的原子光谱可以作为定性、定量分析元素组成的依据；②LIBS要求的激光能量密度受探测对象和探测条件影响，其阈值一般在108-1010W/cm2范围；窄的激光脉冲宽度和短的激光波长都能提高LIBS的探测性能，但LIBS用于月球探测必须从国内激光器技术的实际水平出发，采用1064nm激光波长，小于10ns的脉冲宽度是可行的技术路线；③LIBS要求光谱分辨率必须在0.1nm量级才能较好的避免相邻谱线的干扰，200-980nm波长范围里的原子光谱都可以应用，但要权衡光谱范围和光谱分辨率之间的利弊，最终根据月球探测计划确立的典型资源性元素有针对性的选择波长范围；④LIBS的探测性能受周围气体压强影响显著，空间环境模拟实验结果证明LIBS用于月球探测是可行的。
根据研究结果，提出月球探测LIBS仪器的技术方案：①LIBS仪器的光学系统采用“激光束会聚镜和光谱收集镜共用”的模式；②LIBS仪器光谱探测系统的响应波长根据月球表面典型资源性元素的原子谱线分布特征确定；③LIBS仪器安装在月球车底部，对其下视的月壤、月岩样本进行0.5m左右距离的光谱数据采集。