拉曼光谱分析技术是一门以光的拉曼散射效应为基础的非接触式光谱分析技术，它能对物质成份结构进行定性和定量分析。由于具有无损，快速，实时等特点，成为了生物医药，分析化学，基因遗传等研究领域的重要装备，具有广阔的市场前景。目前该类光谱仪主要依靠国外进口，价格非常昂贵，一般高达几十万美元，只有少数单位有实力使用，制约了国内相关领域的发展。因此利用国内外成熟技术，研制低成本，专业化的拉曼光谱仪，不但可以满足大量潜在国内用户的需求，而且还可以推动仪器设计等相关行业的发展，具有重大的现实意义及长远意义。 充分考虑用户需求，去除冗余功能，选用已集成化的零部件，在设计过程中进行合理的精度分配，是降低光谱仪总成本的有效手段。本文所设计的拉曼光谱仪，主要用于生物反应过程研究和制药药物筛选，使用了集成化，低成本的光纤拉曼探针及通用的精密三维运动平台，能较好的满足国内用户低成本使用的要求。 本文从仪器的原理出发，首先简述了拉曼光谱及光纤拉曼探针的原理，然后结合应用特点从理论上构建了生物芯片扫描系统。进而进行了仪器的总体设计。简述了各个功能模块的设计方案，包括光学模块，芯片模块，扫描动作模块及其他辅助模块。并抽取影响仪器性能及成本的精确扫描系统进行了详细的设计计算，以达到尽可能高的性价比。 在进行精确扫描系统的设计过程中，使用统计学的方法，建立了生物分子团及激光光斑的量化的数学模型。利用拉曼表面增强技术设计了合适的扫描对焦方案。使用多次坐标转换完成生物分子团和激光光斑在同一坐标系下的表达，并且利用机器视觉技术实现系统的精确定位，为扫描系统的实现奠定了基础。最后运用精度分析及误差分配的方法计算了扫描环节的各类静态误差，完成了定位系统的设计选型及校核。 在本文的最后部分描述了该仪器原型机的装配及调试情况，并且使用三聚氰胺进行了初期测试。结果表明，系统能利用拉曼表面增加效应进行自动对焦工作，能够在200个样本点的规模上完成精确扫描任务，达到了最初的设计要求。同时发现，利用集成化的光纤拉曼探针系统对于反应过程中物质的定量分析存在较大困难，为新应用类型的仪器开发指明了方向。 从本设计中可以得出结论，进行拉曼光谱仪的低成本化研究是可行并且是必要的，符合该类仪器专业化，模块化的发展趋势。