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光谱仪器是光谱学与光谱分析的基本工具，传统光谱仪器由于体积庞大、价格昂贵，限制了其在众多领域的应用，小型化是其重要的发展方向。小型化意味着更强的使用灵活性，更好的环境适应性，以及更低的生产成本，在将来它们有可能在一些领域取代传统光谱仪器。因此针对长波红外光谱探测的要求，进行小型红外光谱仪系统的研究，具有重要的实际应用价值。
论文主要做了以下几方面的研究工作：
①在分析微小型光谱仪国内外研究现状的基础上，针对具体应用要求，结合光谱仪工作原理，确定了小型长波红外光谱仪系统的总体方案；
②通过对比分析基于凹面光栅和基于平面光栅的光学系统的优劣，提出了基于平面光栅的非对称式Czerny-Turner结构的小型光谱仪系统；基于对性能、成本及可购买性的考虑，选择了液氮制冷HgCdTe长波红外探测器；研究了影响光谱分辨率和信噪比的因素，确定了各光学元件参数的设计准则以及整体系统设计需要考虑的要点；采用光学设计软件ZEMAX对光学系统进行模拟和优化，实现了光学系统的小型化；
③研究了系统集成和装调等技术，并通过公差分析以及杂散光分析，确保系统性能更加稳定、加工成本及难度更低，由分析结果可知本设计是高效、合理且完全可行的；
④搭建了小型长波红外光栅光谱仪原理样机试验系统，进行了相关的光谱测量试验，完成了光谱仪的波长标定及分辨率等性能指标的测定。试验结果表明：工作波长范围8-14μm，在0.5 mm狭缝时光谱分辨率为80 nm，性能达到设计要求。