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近年来，激光诱导击穿光谱(Laser-induced breakdown spectroscopy，简称为LIBS)以其无需样品预处理、分析速度快、能实现多元素同时检测和远程分析等优点在越来越多的领域被广泛应用。但是与传统的光谱分析方法相比，LIBS在信号稳定性和重复性、定量分析精度等方面都还有很大差距，如何进一步提高LIBS技术的分析性能已经成为目前研究的主要方向。而LIBS技术的基础是激光诱导等离子体，它是一个与时间和空间相关的非稳态辐射源，且等离子体的特性依赖于实验系统的诸多参数，从物理机理上研究等离子体特性，对LIBS系统实验参数的优化具有指导作用，也为提高LIBS技术的检测能力奠定理论基础。本文利用等离子体成像与光谱信号分析相结合的方法对激光诱导等离子体的时间和空间演变特性进行研究，主要完成的工作如下: (1)设计并搭建了用于激光诱导等离子体时间和空间演变特性研究的实验系统，可以实现等离子图像和光谱信号的同步采集。然后针对仪器性能限制等原因所引起的背景噪声和强度不准现象对光谱信号预处理，采用剥峰法对背景噪声进行扣除，用标准光源对谱线强度进行校正，并对比了光谱预处理对等离子体光谱参数的影响，说明背景扣除和强度校正对光谱分析具有较大意义; (2)采用等离子体成像与光谱信号相结合的方法研究了单脉冲激光诱导等离子体的空间分布特性。首先深入的研究了透镜到样品的距离对等离子体特性的影响，并分析了产生影响的机理，最终确定了最优的聚焦位置;然后分别以合金钢和炉渣样品为研究对象，分析了等离子体辐射光谱谱线强度、等离子体温度和电子密度的二维空间分布，并利用基于三次样条函数的Abel逆变换方法从实际采集的谱线强度横向分布反演得到对应光谱参数的径向分布，对深入了解等离子体的辐射特性具有重要作用; (3)研究了单脉冲激光诱导等离子体的时间演变特性。首先通过等离子体成像来观测等离子体形态随时间的演变，更加深入的了解了等离子体膨胀扩张和冷却的过程，然后分别以合金钢和炉渣为研究对象，分析了光谱参数随时间的演变，确定了谱线最佳信噪比对应的采集延时，并对炉渣等离子体轴向不同区域的光谱参数的时间演变进行了研究; (4)搭建了双脉冲LIBS系统，研究了双脉冲作用下激光诱导等离子体的时间和空间演变特性，主要包括等离子体图像的时间演变、光谱强度和等离子体温度的时间和空间演变特性，并与单脉冲作用的研究结果对比，然后分析了双脉冲方式引起等离子体光谱强度增强的机理;最后采用内标法对七种微合金钢样品中的Cu、Cr和Mn元素进行定量分析，研究结果表明双脉冲可以提高对微量元素的检测能力。