一种激光吸收-拉曼光谱-光镊联用气溶胶实时监测装置

本发明涉及一种气溶胶实时检测装置。

背景技术：

1、气溶胶颗粒物影响着大气能见度和空气质量，更是直接威胁着人类健康。近年我国大气污染治理初见成效，但秋冬仍然是颗粒物污染发生的典型季节。但气溶胶来源众多、组成及形成机制复杂，目前仍未对其形成全面的认知。

2、激光吸收光谱可实现微量/痕量气体的实时监测，具有非接触、快响应、高气体选择性、高灵敏等诸多优点。

3、拉曼光谱可实现气溶胶颗粒的实时物理化学性质监测，包括吸湿性、挥发性、化学组成的变化，具有高分辨、快响应、以及多组分同时探测等特征。

4、光镊技术可实现单个气溶胶颗粒处于不与任何基底接触的悬空状态，能够更近似展示和模拟气溶胶颗粒物在实际大气中的状态。

5、现有技术设备无法实现气溶胶本身物理化学性质变化及其与周围微量/痕量气体成分、浓度、湿度等多参数的原位动态测量；难以实现复杂大气化学过程的深度监测。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种激光吸收-拉曼光谱-光镊联用气溶胶实时监测装置，通过多种探测方式的耦合联用，以实现气溶胶的在线原位观测、气溶胶及其影响因素的多参数测量。

2、为此，本发明提供了一种激光吸收-拉曼光谱-光镊联用气溶胶实时监测装置，包括可调谐激光光谱模块、光镊模块、拉曼光谱模块、宽场显微成像模块，所述可调谐激光光谱模块用于高灵敏度监测气体池内的微量/痕量气体的多个参数的实时变化，多个参数包括微量/痕量气体浓度、湿度；所述光镊模块用于捕获悬浮气溶胶，并将其悬浮固定在三维空间中，以模拟气溶胶颗粒物在实际大气中的状态；所述拉曼光谱模块用于激发光镊所捕获的气溶胶拉曼散射光，并对气溶胶的拉曼散射光进行收集以及实时监测；在激发光路中，拉曼激发光和光镊使用共光路结构；所述宽场显微成像模块用于实时观察光镊捕获的气溶胶颗粒，并协助拉曼散射激发光寻找感兴趣的激发区域，同时将拉曼光谱探测位置实时传输至工控机。

3、与现有技术相比，本发明具有以下技术优势/效果：

4、1、可实现气溶胶变化过程中，痕量/微量气体的变化实时监测；

5、2、可实现气溶胶的拉曼光谱变化实时监测，进而实现气溶胶的实时物质成分及溶度探测。

6、本装置的开发应用使得单个气溶胶的连续变化及其影响因素的在线实时监测成为可能，在物理化学、环境科学、生物健康及全球气候变化等研究领域具有广泛的应用前景。

7、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

技术特征：

1.一种激光吸收-拉曼光谱-光镊联用气溶胶实时监测装置，其特征在于，包括可调谐激光光谱模块、光镊模块、拉曼光谱模块、宽场显微成像模块，

2.根据权利要求1所述的激光吸收-拉曼光谱-光镊联用气溶胶实时监测装置，其特征在于，所述拉曼光谱模块的激发光路还设有扫描振镜，用于对气溶胶颗粒的特定位置拉曼光谱监测和气溶胶整体拉曼光谱成像。

3.根据权利要求2所述的激光吸收-拉曼光谱-光镊联用气溶胶实时监测装置，其特征在于，所述拉曼光谱模块还设有光电倍增管，用于对反射光进行探测，以实现气溶胶的高分辨三维形貌成像。

4.根据权利要求1所述的激光吸收-拉曼光谱-光镊联用气溶胶实时监测装置，其特征在于，所述可调谐激光吸收光谱模块由离轴积分腔光谱模块替代。

5.根据权利要求1所述的激光吸收-拉曼光谱-光镊联用气溶胶实时监测装置，其特征在于，待测样品还包括液滴。

技术总结
本发明公开了一种激光吸收‑拉曼光谱‑光镊联用气溶胶实时监测装置，包括可调谐激光光谱模块、光镊模块、拉曼光谱模块、宽场显微成像模块，所述可调谐激光光谱模块用于监测气体池内的微量/痕量气体的成分、浓度、湿度等参数；所述光镊模块用于捕获悬浮气溶胶并将其悬浮固定在三维空间中；所述拉曼光谱模块用于激发光镊所捕获的气溶胶拉曼散射光，并对气溶胶的拉曼散射光进行收集以及实时监测；在激发光路中，拉曼激发光和光镊使用共光路结构；所述宽场显微成像模块用于实时观察光镊捕获的气溶胶颗粒，并协助拉曼散射激发光寻找感兴趣的激发区域，同时实时传输至工控机。本发明可实现气溶胶的在线原位观测、气溶胶及其影响因素的多参数测量。

技术研发人员：李荣吉,阚瑞峰,许振宇,曹乃亮,夏晖晖,范雪丽
受保护的技术使用者：中国科学院合肥物质科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10