激光诱导等离子体光谱技术(LIPS)是一种具有实时在线、非接触、多元素同时探测等优点的元素分析技术,它无需制备样品,分析迅速,是钢铁冶炼中实现在线炉内元素检测的可能方法之一。本文通过将线阵CCD放置于罗兰圆上设计了一台紫外波段的光谱仪样机,其工作光谱波段为235nm~260nm,光谱分辨率达0.14nm。利用该光谱仪搭建的LIPS系统对钢样品中C元素进行检测,通过研究C元素247.84nm处的谱线的相对强度,定性分析了不同钢样品中C元素的含量与谱线相对强度之间的对应关系,实现应用LIPS技术检测钢水中C元素含量的初期实验目的。本文介绍了凹面光栅光谱仪系统和凹面光栅像差理论。根据相关理论,设计了一台基于罗兰圆布置的光栅光谱仪。通过研究光谱仪探测器CCD的像素点与波长的关系,完成了光谱仪的波长标定。采用本文的设计方法,可以通过放置多块线阵CCD,实现凹面光栅罗兰圆分光系统的全波段光谱探测。利用该光谱仪搭建的LIPS系统进行了初步试验,研究了影响LIPS实验结果的相关因素,包括在空气、氩气和氮气不同环境气氛下的激发光谱,分析了其特性形成的原因;通过适当的时间延迟,能明显提高谱线的信噪比,进而提高LIPS分析技术的精度等。