光譜儀器是進(jìn)行光譜研究和物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析，運(yùn)用光學(xué)色散原理及現(xiàn)代先進(jìn)電子技術(shù)設(shè)計的光電儀器。它的基本作用是測量被研究光（所研究物質(zhì)反射、吸收、散射或受激發(fā)的熒光等）的光譜特征，蘊(yùn)含波長、強(qiáng)度等譜線特征。因此，光譜儀器應(yīng)具有以下功能：

　（1）分光：把被研究光按一定波長或波數(shù)的宣告規(guī)律在一定空間內(nèi)來到。

?。?）感光：將光信號轉(zhuǎn)換成易于測量的電信號，相應(yīng)測量出各波長光的強(qiáng)度，得到光能量按波長的宣告規(guī)律。

?。?）繪譜線圖：把來到的光觸及其強(qiáng)度按波長或波數(shù)的宣告規(guī)律記錄保存或顯示對應(yīng)光譜圖。

　 要具有上述功能，一般光譜儀器都可分成四部分組成：光源和照明系統(tǒng)，分光系統(tǒng)，探測吸收系統(tǒng)和傳輸存儲顯示系統(tǒng)。

　 根據(jù)光譜儀器的義務(wù)原理可以分成兩大類：一類是基于空間色散和干涉分光的經(jīng)典光譜儀；另一類是基于調(diào)制原理分光的新型光譜儀。本設(shè)計是一套運(yùn)用光柵分光的經(jīng)典光譜儀，其基本結(jié)構(gòu)如圖2－1所示。

光柵光譜儀原理圖

 光源和照明系統(tǒng)可以是研究的對象，也可以作為研究的工具照射被研究的物質(zhì)。一般來說，在研究物質(zhì)的發(fā)射光譜如氣體火焰、交直流電弧以及電火花等激發(fā)試樣時，光源就是研究的對象；而在研究吸收光譜、拉曼光譜或熒光光譜時，光源則作為照明工具（如汞燈、紅外干燥燈、烏燈、氙燈、LED、激光器等等）。為了盡可以多地會聚光源照射的光強(qiáng)度，并傳遞給后面的分光系統(tǒng)，就需要專門設(shè)計照明系統(tǒng)。

　　分光系統(tǒng)是任何光譜儀的中央部分，它一般是由準(zhǔn)直系統(tǒng)、色散系統(tǒng)、成像系統(tǒng)三部分組成，主要作用是將照射來的光在一定空間內(nèi)遵循一定波長規(guī)律來到。如圖2－1所示，準(zhǔn)直系統(tǒng)一般由入射狹縫和準(zhǔn)直物鏡組成，入射狹縫位于準(zhǔn)直物鏡的焦平面上。光源和照明系統(tǒng)發(fā)出的光通過狹縫照射到準(zhǔn)直物鏡，變成平行光束投射到色散系統(tǒng)上。色散系統(tǒng)的作用是將入射的單束復(fù)合光分解為多束單色光。多束單色光經(jīng)過成像物鏡遵循波長的順序成像在透鏡焦平面上；這樣，單束的復(fù)合光經(jīng)過頭光系統(tǒng)后成功變成了多束單色光的像。目前主要的色散系統(tǒng)主要有物質(zhì)色散（如棱鏡）、多縫衍射（如光柵）和多光束干涉（如干涉儀）。

　　探測吸收系統(tǒng)的作用是將成像系統(tǒng)焦平面上吸收的光譜能量轉(zhuǎn)換成易于測量的電信號，并測量出對應(yīng)光譜組成部分的波長和強(qiáng)度，從而獲得被研究物質(zhì)的特性參數(shù)如物質(zhì)的組成成分及其含量以及物質(zhì)的溫度、星體的運(yùn)動速度等等。目前光譜儀器的吸收系統(tǒng)可以分為目視系統(tǒng)、攝譜系統(tǒng)和光電系統(tǒng)。經(jīng)典光譜儀器根據(jù)設(shè)計需要可以選擇其中一種，但干涉調(diào)制光譜儀器只能采用光電吸收系統(tǒng)。

　　傳輸存儲顯示系統(tǒng)是將探測吸收系統(tǒng)測量出來的電信號經(jīng)過初步處理后存儲或通過高速傳輸接口上傳給上位機(jī)，在上位機(jī)上對光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步數(shù)據(jù)處理及顯示等。