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单色仪与光谱摄谱仪的结构相似，为从宽波段的辐射束中分离出一系列狭窄波段的电磁辐射。它以出射狭缝取代摄谱仪焦面上的感光板。有棱镜单色仪和光栅单色仪。
其中光栅单色仪比较应用广泛。在科研、生产、质控等环节。无论是穿透吸收光谱，还是荧光光谱，拉曼光谱，如何获得单波长辐射是不可少的。由于现代单色仪可具有很宽的光谱范围（UV- IR），高光谱分辨率（到0.001nm）,自动波长扫描，完整的电脑控制功能极易与其他周边设备融合为高性能自动测试系统，使用电脑自动扫描多光栅单色仪已成为光谱研究的选择。
当一束复合光线进入单色仪的入射狭缝，首先由光学准直镜汇聚成平行光，再通过衍射光栅色散为分开的波长（颜色）。利用每个波长离开光栅的角度不同，由聚焦反射镜再成像出射狭缝。通过电脑控制可准确地改变出射波长。
单色仪与CCD联用后具有大的功能。超环面反射镜能够有效纠正成像时产生的散光、正切方向优化分辨率、 弧矢方向优化成像。CCD位置可调， 从而可以灵活地选择成像优先和分辨率优先。同时，采用非对称式光路设计及光栅在轴扫描**技术， 可以有效减少慧差和其它像差，使单色仪具有更宽的平场范匪。此外单色仪采用比准直镜尺寸更大的超环面聚焦镜，焦平面边缘无光通量损失， 使整个平场范围内无暗角。
平面光栅单色仪的工作原理是光源发出的光均匀地照亮在入射狭缝S1上，S1位于离轴抛物镜的焦面上。光经过M1平行照射到光栅上，并经过光栅的衍射回到M1，经M1反射的光经过M2会聚到S2出射狭缝上，*后照到光电接受元件上。由于光栅的衍射作用，从出射狭缝出来的光线为单色光。当光栅顺时针转动时，从出射狭缝里出来的光由短波到长波依次出现。这种光学系统称为李特洛式光学系统。
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