材料學日新月異地發展，大眾對材料性能的要求越來越高，而材料中不同元素的含量與分布會對其性能產生重要影響，因此確定某種材料中的元素種類與含量對判斷材料性能起到重要作用，光譜儀正是能夠完成這一項工作的重要儀器。

結構上來說，一臺光譜儀由光源、光學系統、檢測系統組成。CCD光譜儀由數字化激發源激發出一束復合光，光學系統中的色散元件將復合光分離出所需要的波長或波長區域的光譜，并通過多個CCD檢測器在選定的波長上（或掃描某一波段）進行強度測定，通過光譜特征譜線與物質元素的對應關系，可區分不同物質元素，并由光譜強度計算出物質元素含量。

CCD光譜儀主要元件如下：

1. 入射狹縫：火花臺激發出的光源由入射狹縫進入光學系統。

2. 準直元件：使入射狹縫發出的光線變為平行光。該準直元件可以是一獨立的透鏡、反射鏡、或直接集成在色散元件上，如凹面光柵光譜儀中的凹面光柵。

3. 色散元件：通常采用光柵，使光信號在空間上按波長分散成為多條光束。

4. 聚焦元件：聚焦色散后的光束，使其在焦平面上形成一系列入射狹縫的像，其中每一像點對應于一特定波長。

5. 探測器陣列：放置于焦平面，用于測量各波長像點的光強度。該探測器陣列可以是CCD陣列或其它種類的光探測器陣列。