Научные исследования сотрудников лаборатории, с начала запуска первых спектрографов (ИСП-30, КСА-1 и др.), были посвящены применению атомно-эмиссионной спектроскопии в геоанализе и способам улучшения качества аналитических результатов. Под руководством профессора Я.Д. Райхбаума проводилось изучение: процессов массообмена и переноса паров в электрических разрядах; их влияния на интенсивность спектральных линий, форму и свойства аналитического сигнала, поведения градуировочных графиков; способов учёта влияния минерального и гранулометрического составов для повышения надёжности аналитических данных. Деление аналитического сигнала во времени было использовано при разработке теоретических основ и аппаратурного воплощения сцинтилляционного атомно-эмиссионного и атомно-абсорбционного анализа, что позволило существенно снизить пределы обнаружения прямого определения олова, вольфрама, а затем золота и платиноидов. Это резко увеличило производительность получения аналитических данных на этапе поисковых геологоразведочных работ на благородные металлы. Я.Д. Райхбаум, понимая важность обеспечения достоверности аналитических данных, поддержал работы по созданию первых в СССР природных многокомпонентных стандартных образцов состава горных пород и руд как средств для градуирования методик и контроля правильности результатов. Характерной чертой научной деятельности Я.Д. Райхбаума, его соратников и учеников являлось обязательное применение результатов теоретических исследований на практике, в разрабатываемых методиках АЭА геологических проб и продуктов их технологического обогащения.

Благодаря автоматизации и компьютеризации, АЭА, по-прежнему, является одним из наиболее универсальных, экспрессных и недорогих методов анализа проб в любом физическом состоянии, так как обеспечивает пределы обнаружения большинства типоморфных элементов на уровне и ниже кларковых содержаний и высокую геохимическую информативность данных, как о валовом содержании, так и о формах присутствия элемента в пробе. Аналитические возможности прямых методик АЭА постоянно расширяются за счёт создания оригинальных технических устройств и разработки программного обеспечения с использованием хемометрических приёмов обработки аналитических сигналов, что обеспечивает экспрессное получение надёжных и информативных результатов по минимальной стоимости.

На основе теории информации, методов многомерного статистического анализа и статистики объектов нечисловой природы разработаны концептуальная информационная модель системы компьютерной интерпретации дуговых атомно-эмиссионных спектров и схема её функционирования как последовательное решение вычислительных и классификационных аналитических задач в АЭА. Предложенная информационная модель явились основой для создания интегрированного программного продукта АРДЭС – "Автоматизированная Расшифровка Дуговых Эмиссионных Спектров", включённого в Реестр программ для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и торговым знакам РФ (свид-во №2006610490 от 1 февраля 2006 г.). Для учёта матричных эффектов и спектральных помех в ИПП АРДЭС использован метод главных компонент для определения структуры и размера обучающей выборки спектральных данных, построение n-мерных градуировочных зависимостей методами множественной линейной регрессии и проекций на латентные структуры. Многомерная обработка спектральной информации в ИПП АРДЭС повышает информативность прямого атомно-эмиссионного анализа, так как улучшает пределы определения элементов и обеспечивает точность количественных результатов. С использованием ИПП АРДЭС разработаны количественные методики прямого АЭА порошков по способу вдувания-просыпки на 20 элементов и определения фтора по молекулярной полосе CaF+ в геохимических пробах разнообразного состава.

Увеличена производительность аналитических работ и улучшена точность результатов методик количественного АЭА с использованием модификаторов при испарении проб из канала электрода.

При сцинтилляционном определении валовых содержаний золота и серебра, платины и палладия снижены пределы обнаружения до уровня кларков (для Au и Pd) и расширены верхние границы диапазонов определяемых содержаний.

Прямые методики АЭА за счёт использования ПО АТОМ или ИПП АРДЭС, а также других методических приёмов обеспечили получение количественных результатов с улучшенными пределами обнаружения одновременно для 17-20 элементов для способа вдувания-просыпки; 30-35 элементов – для способа испарения из канала электрода.