随着科学技术的发展,光谱仪器得到了越来越广泛的应用。它是应用光学技术及光谱技术原理,对物质的结构和成分进行检测、分析、处理的设备。应用于分子发射光谱的光谱仪需要高分辨率、高信噪比、响应时间短等参数要求。本文主要对应用于发射光谱测温的光谱仪进行了设计和制作,并在发射光谱实验中进行了应用。结构设计方面,在传统光谱仪结构的基础上,改善了内部的光学系统,提出了一种提高光栅光谱仪波长分辨率的方案。这种光学结构是在光线在光谱仪内部的光路中增加了两块小透镜,相对于普通光谱仪结构而言,这样不仅可以减小光信号在像平面上的横向几何尺寸,而且可以使光谱的波长轮廓更清晰,实际空间图像更大,从而提高了光谱仪的波长分辨率。在CCD选型方面,分析了CCD的相关参数,针对仪器的应用领域的实验需要,选择像素尺寸大(12um)、像素多(2048×506)、曝光时间短(10us)、具备外触发模式以及响应波长的量子效率基本为直线的电制冷CCD。产品开发方面,根据设计的方案实际搭建了一套光栅光谱仪系统,利用CCD摄像机作为光谱仪的光谱信号记录设备。为方便系统光路的调试,选择了一台绿光激光器作为强光源,用电动平移台实现精确控制准直和聚焦透镜的位置,并用电动旋转台精确控制光栅的转动角度。光路调试完成后,用所调试完毕的光栅光谱仪拍摄了钠元素空心阴极灯的两条标准谱线。实验结果表明：仪器的波长分辨率高达0.0559nm,其光栅刻线为1800L/mm,波长响应范围200-1100nm,可以满足分子光谱测量的需要。光谱仪应用方面,用所研制设计的高分辨率光谱仪拍摄了在富氧条件下的乙炔/氧火焰的CH自由基(A-X)电子带系的发射光谱。以双原子分子发射光谱理论为基础,利用稳态分子分布遵循Boltzmann分布律的规律,基于CH自由基跃迁发射光谱的特性,改进了CH自由基电子带系(A-X)发射光谱温度测量的方法,测量了在富氧条件下乙炔/氧火焰上游的转动温度和振动温度。然后利用所拍光谱相关的转动线,推测了乙炔火焰燃烧的转动温度和振动温度。因此,通过分析发射光谱得到较精确的高温气体分子的温度参数的方法,可以为燃烧技术、等离子体技术、航天技术提供主要的温度测量实验基础。