本发明公开了一种固体样品的直接分析装置，样品池安装在三维移动平台上，显微成像系统对准样品池内的固体样品，皮秒激光器发出的激光束通过激光光学系统聚焦到样品池内的样品表面，被激光烧蚀后产生的粒子经过气溶胶传输系统进入到电感耦合等离子体质谱仪中，其优点是激光波长1064nm、532nm、355nm、266nm可选，脉冲宽度30ps，脉冲频率20Hz，脉冲能量连续可调，266nm最大脉冲能量达3.0mJ；样品池的位置三维可控，三通电磁阀切换的气溶胶传输系统，传输管路短；采用非同轴系统，实现样品烧蚀位置的快速聚焦定位。分析低合金钢、纯铜和纯铝等中的各元素基本没有元素分馏效应，对铁基、铜基、铝基等中的各元素基本没有基体效应。