一种用于激光诱导荧光检测气溶胶的低背景噪音检测腔

本发明涉及一种用于激光诱导荧光检测气溶胶的低背景噪音检测腔，属于环境监测领域，用于抑制激发光在检测腔内产生的背景噪音，提高激光诱导荧光的检测效率。

背景技术：

1、气溶胶是悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的稳定分散系统，其颗粒包括沙尘、花粉、烟、海盐、黑碳、雾等，粒径范围为0.001～100μm。气溶胶具有潜在长距离传播能力，若气溶胶的浓度过高，尤其是空气中高浓度的生物气溶胶，可引发人类的急慢性疾病以及动植物疾病，对人类健康造成威胁。随着公众对传染病防控、环境质监、生物安全、健康保护的日益重视，气溶胶实时在线监测技术的发展受到越来越多的关注。目前，气溶胶在线监测的主要技术手段是激光诱导荧光(lif)，即利用特定波长的激光照射气溶胶粒子激发粒子的荧光团产生本征荧光，通过对荧光强度和光谱的分析实现对气溶胶粒子浓度的监测和种类的区分，具有检测灵敏度高、特异性强、操作简便、探测范围大的优点。

2、基于lif的气溶胶在线监测仪主要包括激发光源、样品腔、检测器等部分。当前，市售气溶胶监测仪大多使用紫外或近紫外激光作为激发光直接照射样品腔内的气溶胶粒子气流激发荧光，随后使用检测器在激发光光路的侧向或者背向45°收集荧光。但高功率的激发光会在检测腔内产生强散射光，形成较强的背景噪音，对接收端的检测器造成干扰，降低激光诱导荧光的检测效率。因此，设计发明一种能够降低检测腔内的背景噪音，提高激光诱导荧光检测效率的样品腔对推动气溶胶实时在线监测技术的发展及相关仪器的研发极为必要。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有基于lif的气溶胶在线监测仪的检测腔难以抑制杂散光，以及接收光路复杂的等问题，提供一种用于lif检测气溶胶的低背景噪音检测腔，通过降低检测腔内的光背景亮度，提高气溶胶检测效率。

2、本发明解决其技术问题所采用的方案：用于lif检测气溶胶的低背景噪音检测腔，包括聚焦镜1、收光罩2、检测腔3、气溶胶粒子4、检测窗5、反射镜6、聚焦光斑7、消光器8、气溶胶进样喷嘴9、气溶胶排气口10。

3、收光罩2安装于检测腔3内壁上且朝向检测腔3的球心；以激发光照射方向为轴，以检测腔3的球心为中心，消光器8安装于激发光照射正前方的检测腔3内壁上，且消光器8、检测腔3的球心、收光罩2处于同一直线上；气溶胶进样喷嘴9安装于检测腔3顶部正中央，气溶胶排气口10安装于检测腔3底部正中央，气溶胶进样喷嘴9、检测腔3的球心、气溶胶排气口10处于同一直线上；检测窗5、反射镜6分别安装于检测腔3左侧和右侧，检测窗5、检测腔3的球心、反射镜6处于同一直线上；

4、水平入射的激发光经聚焦镜1进入收光罩2，激发光被收光罩2聚拢并出射成聚焦光，激发光经由收光罩2出射后在检测腔3的球心处聚焦成聚焦光斑7；气溶胶进样喷嘴9喷射出的气溶胶气流4通过检测腔3的球心，气溶胶粒子并在聚焦光斑7处被激发产生荧光；气溶胶气流4被聚焦光斑7激发产生的荧光经检测窗5出射，并进行后续的荧光探测；反射镜6将把与检测窗5方向相反的荧光反射进入检测窗5，并进行后续的荧光探测；除了用于激发气溶胶粒子产生荧光之外的激发光被消光器8吸收，减少激发光在检测腔3的光背景亮度。

5、消光器8、检测腔3的球心、收光罩2三者的连线，气溶胶进样喷嘴9、检测腔3的球心、气溶胶排气口10三者的连线，检测窗5、检测腔3的球心、反射镜6三者的连线，上述三条直线相互垂直。

6、收光罩2呈圆锥形，检测腔3呈球形，

7、本发明的有益效果：该用于lif检测气溶胶的低背景噪音检测腔，使用收光罩2将激发光聚拢并在检测腔3的球心处聚焦，提高了激发光对气溶胶粒子的激发效率；安装于检测腔3的消光器8可以减少激发光的在检测腔3内的反射，以降低lif的背景干扰；安装于检测腔3的反射镜6可以汇聚激发气溶胶粒子后产生的荧光，增加检测窗5接收到的荧光强度，提高气溶胶粒子的检测灵敏度；消光器8、收光罩2、气溶胶进样喷嘴9、气溶胶排气口10、检测窗5、反射镜6均匀的分布在检测腔3上，使激发光光路和荧光检测光路互不干扰。

8、本发明解决了现有基于lif的气溶胶监测装置难以抑制检测腔3内较强的背景噪音，无法避免对接收端检测器干扰的问题，有利于提高激光诱导荧光的检测效率，对推动气溶胶监测技术及相关设备的创新发展起到重要作用。

技术特征：

1.一种用于激光诱导荧光检测气溶胶的低背景噪音检测腔，其特征在于，该低背景噪音检测腔包括聚焦镜(1)、收光罩(2)、检测腔(3)、气溶胶粒子(4)、检测窗(5)、反射镜(6)、聚焦光斑(7)、消光器(8)、气溶胶进样喷嘴(9)、气溶胶排气口(10)；

2.根据权利要求1所述的一种用于激光诱导荧光检测气溶胶的低背景噪音检测腔，其特征在于，收光罩(2)呈圆锥形，检测腔(3)呈球形。

技术总结
本发明涉及一种用于激光诱导荧光检测气溶胶的低背景噪音检测腔，属于环境监测技术领域。该低背景噪音检测腔包括聚焦镜、收光罩、检测腔、气溶胶粒子、检测窗、反射镜、聚焦光斑、消光器、气溶胶进样喷嘴、气溶胶排气口。收光罩将激发光聚拢并在检测腔的球心处聚焦，提高了激发光对气溶胶粒子的激发效率；消光器可以减少激发光的在检测腔内的反射，以降低激光诱导荧光的背景干扰；反射镜可以汇聚激发气溶胶粒子后产生的荧光，增加检测窗接收到的荧光强度，提高气溶胶粒子的检测灵敏度。本发明解决了现有基于激光诱导荧光的气溶胶监测装置难以抑制检测腔内较强的背景噪音，避免了接收端检测器的干扰，提高了激光诱导荧光的检测效率。

技术研发人员：杜斌,徐建洁,童朝阳,刘冰,穆晞惠,周朝涛,高川,杜伟,汪将,刘志伟,徐继伟
受保护的技术使用者：中国人民解放军军事科学院防化研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13