气溶胶颗粒物形状与荧光检测仪制造技术

本发明专利技术公开了一种气溶胶颗粒物形状与荧光检测仪。它由连接的气溶胶束流进出样部件、光学采样部件和控制处理部件组成，其中，光学采样部件由气溶胶形状采样组件和气溶胶荧光采样组件组成，其中的气溶胶荧光采样组件由气溶胶荧光激发器件和气溶胶荧光测量器件组成，气溶胶形状采样组件和气溶胶荧光测量器件的输出端与控制处理部件的输入端电连接，控制处理部件的输出端与气溶胶荧光激发器件的控制端电连接，用于当气溶胶形状采样组件获得的气溶胶的形状信息为非球形或尺寸信息≥1μm时，启动气溶胶荧光激发器件工作，以同时获得气溶胶的荧光信息。它在大气污染探测，尤其是人为致病生物气溶胶的检测与识别方面，有着广泛的应用前景。 1

【技术实现步骤摘要】
气溶胶颗粒物形状与荧光检测仪
本专利技术涉及一种气溶胶检测仪，尤其是一种气溶胶颗粒物形状与荧光检测仪。
技术介绍
随着我国经济的高速发展，区域性大气气溶胶污染不断加重，一些城市经常出现长时间的雾霾天气，对公众的健康产生了严重的威胁，气溶胶污染已成为热点问题之一。大气气溶胶具有种类繁多的性质，不同种类的气溶胶粒子一般具有不同的粒形，较为简单的粒形包括球形(水滴或油滴)或条形(玻璃纤维)等，许多粒子具有较为复杂的形状，如石棉纤维、规则或不规则的晶体粒子等。空气中有各种各样的悬浮粒子，既有非生物粒子，也有生物粒子，还有生物粒子与非生物粒子吸附在一起的复合体，空气中生物颗粒是导致感染和疾病传播的根源，生物粒子细胞内含有蛋白质、核黄素、氨基酸、酶类等多种成分，其中有些具有标志其固有荧光的特定的激发和发射光谱。核黄素(俗称维生素B2)是一种典型的芳香族荧光物质，所有的活细菌和细菌芽孢都含有核黄素，其激发峰值在325-410nm，荧光发射在480-560nm之间，荧光强度可以作为判断其是否为生物颗粒的依据之一。目前，人们为了快速、连续地识别气溶胶的种类作了一些有益的尝试和努力，如中国专利技术专利申请CN105403489A于2016年3月16日公布的本申请人的一种大气颗粒物的粒径与形状测量装置。该专利技术专利申请记载的测量装置由气溶胶束流进出样部件、光学采样部件和控制处理部件组成，其中，光学采样部件中的气溶胶形状光学采样器的采样光路位于气溶胶粒径光学采样器采样光路的下方；测量时，在控制处理部件的控制下，气溶胶束流进出样部件将大气中的气溶胶粒子以单个顺序排队的方式引进测量区后，先由气溶胶粒径光学采样器获得待测气溶胶粒子的空气动力学直径的信息，再由气溶胶形状光学采样器获得待测气溶胶粒子的形状信息。这种装置虽可用于对气溶胶颗粒物的粒径和形状进行实时的探测，却也存在着欠缺之处——不能同时探测气溶胶颗粒物的形状、尺寸和其特征荧光。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为克服现有技术中的欠缺之处，提供一种结构合理、实用，能同时测定同一单个气溶胶粒子的形状、尺寸和荧光特性的气溶胶颗粒物形状与荧光检测仪。为解决本专利技术的技术问题，所采用的技术方案为，气溶胶颗粒物形状与荧光检测仪由连接的气溶胶束流进出样部件、光学采样部件和控制处理部件组成，特别是：所述光学采样部件由气溶胶形状采样组件和气溶胶荧光采样组件组成；所述气溶胶形状采样组件为红色激光器及其光路上依次置有的红色激光整形透镜组、气溶胶测量作用区、红色激光吸收器、红色激光线滤光片、方位角选通器、散射光耦合透镜组、滤波光阑、散射光分束聚焦透镜组和三路光电探测阵面；所述气溶胶荧光采样组件由气溶胶荧光激发器件和气溶胶荧光测量器件组成，其中，气溶胶荧光激发器件为紫外激光器及其光路上依次置有的紫外激光整形透镜组、气溶胶测量作用区和紫外激光吸收器，气溶胶荧光测量器件为光电探测器及其接收光路上依次置有的光阑、荧光耦合透镜组和带通滤光片组，其中的荧光耦合透镜组的一个焦点位于光电探测器处、另一个焦点位于气溶胶测量作用区；所述三路光电探测阵面的输出端、光电探测器的输出端与控制处理部件的输入端电连接，控制处理部件的输出端与紫外激光器的控制端电连接，用于当气溶胶形状采样组件获得的气溶胶的形状信息为非球形或尺寸信息≥1μm时，启动紫外激光器3工作，以同时获得气溶胶的荧光信息。作为气溶胶颗粒物形状与荧光检测仪的进一步改进：优选地，红色激光器为输出波长650nm或635nm的半导体连续激光器。优选地，红色激光线滤光片的透射波长为650nm或635nm。优选地，方位角选通器为其上置有等方位角设置的三只通光孔的遮光板。优选地，散射光分束聚焦透镜组为位于三只通光孔后续光路上的三只分束透镜。优选地，三路光电探测阵面为分别位于三只分束透镜焦点处的三只光电倍增管。优选地，紫外激光器为输出波长349nm的脉冲激光器。优选地，带通滤光片组的透射波长为420-600nm。优选地，气溶胶束流进出样部件的组成为，六面棱柱腔的上端置有气溶胶束流进样口、下端置有气溶胶束流抽气出口，位于两者间的气溶胶测量作用区中的待测气溶胶粒子的采样流量为1-1.2L/min。优选地，红色激光器的红色激光束的焦点位于气溶胶束流进样口的下端0.5-1mm处，紫外激光器的紫外激光束的焦点位于红色激光束焦点的下方0.2-0.4mm处。相对于现有技术的有益效果是：采用这样的结构后，本专利技术对同一单个气溶胶粒子的形状、尺寸和荧光特性能同时实时测定，尤为通过测定的荧光强度可以判断出其是否为对人们的健康产生严重威胁的根源——生物气溶胶。本专利技术将探测同一单个气溶胶粒子的形状、尺寸和荧光特性进行有机的结合，并基于对形状参数和尺寸参数的判断，既减小了环境背景颗粒物——球形液滴和较小尺寸粒子的干扰，又提高了气溶胶类别检测的效率，从而极大地提升了对生物气溶胶的检测与识别能力；使其在环境大气污染探测，尤其是人为致病气溶胶的探测方面，有着广泛的应用前景。附图说明图1是本专利技术的一种基本结构示意图。图2是本专利技术中气溶胶束流进出样部件的一种基本结构示意图。图3是本专利技术探测气溶胶单个粒子后获取的四路光散射信号图之一。图中的曲线30-1、曲线30-2和曲线30-3分别为气溶胶形状采样组件中的三只光电倍增管的输出；曲线30为气溶胶形状采样组件中三只光电倍增管输出的总和；曲线40为气溶胶荧光测量器件中的光电探测器的输出。图4是本专利技术实测气溶胶粒子形状的结果图之一。图5是本专利技术实测气溶胶粒子荧光的结果图之一。由其可看出，当被测气溶胶粒子——核黄素气溶胶粒子的形状为非球形时，其荧光强度非常强且分布宽，最大可达到64通道。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的优选方式作进一步详细的描述。参见图1和图2，气溶胶颗粒物形状与荧光检测仪的构成如下：检测仪由连接的气溶胶束流进出样部件、光学采样部件和控制处理部件组成，其中：气溶胶束流进出样部件的组成为，六面棱柱溶胶测量作用区5中的待测气溶胶粒子22的采样流量为1(可为1-1.2)L/min。红色激光器1的红色激光束19的焦点位于气溶胶束流进样口21的下端0.8(可为0.5-1)mm处，紫外激光器3的紫外激光束20的焦点位于红色激光束19焦点的下方0.3(可为0.2-0.4)mm处。光学采样部件由气溶胶形状采样组件和气溶胶荧光采样组件组成；其中的，气溶胶形状采样组件为红色激光器1及其光路上依次置有的红色激光整形透镜组2、气溶胶测量作用区5、红色激光吸收器8、红色激光线滤光片9、方位角选通器10、散射光耦合透镜组11、滤波光阑12、散射光分束聚焦透镜组13和三路光电探测阵面14。其中，红色激光器1为输出波长650(或635)nm的半导体连续激光器；红色激光线滤光片9的透射波长为650(或635)nm；方位角选通器10为其上置有等方位角设置的三只通光孔的遮光板；散射光分束聚焦透镜组13为位于三只通光孔后续光路上的三只分束透镜；三路光电探测阵面14为分别位于三只分束透镜焦点处的三只光电倍增管。气溶胶荧光采样组件由气溶胶荧光激发器件和气溶胶荧光测量器件组成；其中，气溶胶荧光激发器件为紫外激光器3及其光路上依次置有的紫外激光整形透镜组4、气溶胶测量作用区5和紫外激光吸收器7。其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气溶胶颗粒物形状与荧光检测仪，由连接的气溶胶束流进出样部件、光学采样

【技术特征摘要】
1.一种气溶胶颗粒物形状与荧光检测仪，由连接的气溶胶束流进出样部件、光学采样部件和控制处理部件组成，其特征在于：所述光学采样部件由气溶胶形状采样组件和气溶胶荧光采样组件组成；所述气溶胶形状采样组件为红色激光器(1)及其光路上依次置有的红色激光整形透镜组(2)、气溶胶测量作用区(5)、红色激光吸收器(8)、红色激光线滤光片(9)、方位角选通器(10)、散射光耦合透镜组(11)、滤波光阑(12)、散射光分束聚焦透镜组(13)和三路光电探测阵面(14)；所述气溶胶荧光采样组件由气溶胶荧光激发器件和气溶胶荧光测量器件组成，其中，气溶胶荧光激发器件为紫外激光器(3)及其光路上依次置有的紫外激光整形透镜组(4)、气溶胶测量作用区(5)和紫外激光吸收器(7)，气溶胶荧光测量器件为光电探测器(18)及其接收光路上依次置有的光阑(17)、荧光耦合透镜组(16)和带通滤光片组(15)，其中的荧光耦合透镜组(16)的一个焦点位于光电探测器(18)处、另一个焦点位于气溶胶测量作用区(5)；所述三路光电探测阵面(14)的输出端、光电探测器(18)的输出端与控制处理部件的输入端电连接，控制处理部件的输出端与紫外激光器(3)的控制端电连接，用于当气溶胶形状采样组件获得的气溶胶的形状信息为非球形或尺寸信息≥1μm时，启动紫外激光器(3)工作，以同时获得气溶胶的荧光信息。2.根据权利要求1所述的气溶胶颗粒物形状与荧光检测仪，其特征是红色激光器(1)为输出波长650nm或635nm的半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑海洋，丁蕾，王颖萍，方黎，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34