【技术实现步骤摘要】
一种气溶胶监测系统及方法
[0001]本专利技术涉及一种气溶胶监测系统及方法，属于生物气溶胶监测
，尤其涉及一种紫外诱导荧光光谱技术、原子发射光谱技术联用的气溶胶监测系统及方法。
技术介绍
[0002]气溶胶是由悬浮在气体介质中的固体或液体小颗粒形成的气态分散系统。气溶胶颗粒大小一般在0.01～10μm，可自然生成或人工生成，包括：花粉、未燃尽产生的烟、固体粉尘等。对人类健康及生活环境造成巨大的影响。
[0003]对于空气中微生物的检测，传统的分析方法为生物培养法，即采集空气中的气溶胶样品到培养基中进行数小时到数天的培养形成菌落单位，从而得到气溶胶中可靠的生物信息，这种方法虽然能够得到生物种类信息，但耗时很长，且难以判断其在空气中的浓度，更不能实现实时监测。
技术实现思路
[0004]本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种气溶胶监测系统及方法。
[0005]本专利技术的技术解决方案是：
[0006]一种气溶胶监测系统，该监测系统包括密封外壳、光源模块、粒子形状检...
【技术保护点】
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种气溶胶监测系统，其特征在于：该监测系统包括密封外壳(39)、光源模块、粒子形状检测模块、荧光检测模块、原子发射光谱检测模块、气流控制及处理模块、硬件控制模块；所述的密封外壳(39)用于密封固定指光源模块、粒子形状检测模块、荧光检测模块、原子发射光谱检测模块、气流控制及处理模块、硬件控制模块，使通入待测气溶胶形成密闭环境；密封外壳顶端为进气管路(37)，样流管路(35)与鞘流管路(36)在密封外壳(37)顶端汇集后进入进气管路(37)，垂直进入气体检测管路(7)，再由密封外壳(37)底端的出气管路(45)排出；所述的光源模块包括三个光源，三个光源分别为近红外激光光源(24)、第一紫外光源(2)、第二紫外光源(22)，近红外激光光源(24)用于发射近红外激光，第一紫外光源(2)用于出射紫外光，第二紫外光源(22)用于出射紫外光；所述的粒子形状检测模块用于检测单个气溶胶粒子的形状与大小尺度，用于气溶胶粒子计数及形状、大小判断；所述的荧光检测模块用于检测单个气溶胶粒子的280nm紫外激发荧光信号及370nm紫外激发荧光信号，用于气溶胶粒子生物活性判断及判别；所述的原子发射光谱检测模块用于检测单个气溶胶粒子的激光诱导击穿光谱，用于气溶胶粒子组成元素分析；所述的气流控制及处理模块用于采集气体样本及样本前后处理，并通过控制流量的方式，分别形成鞘流与样流，保证气溶胶粒子以单个颗粒经过粒子形状检测模块、荧光检测模块检和原子发射光谱测模块；所述的硬件控制模块用于控制粒子形状检测模块、荧光检测模块检和原子发射光谱测模块的光源的工作时序、探测器的信号采集与前处理，控制气流控制及处理模块中鞘流与洋流的气流速度。2.根据权利要求1所述的一种气溶胶监测系统，其特征在于：所述的密封外壳(39)整体为不透光密封的304不锈钢材料，且所有内表面做氧化发黑处理。3.根据权利要求1所述的一种气溶胶监测系统，其特征在于：所述的光源模块中，在水平方向上，三个光源的光轴都保持水平且与气体检测管路(7)处的气流相垂直；第一紫外光源(2)和第二紫外光源(22)位于近红外激光光源(24)的两侧且以17
°
夹角对称放置，即第一紫外光源(2)的光轴与第二紫外光源(22)的光轴之间的夹角为17
°
，第一紫外光源(2)的光轴与近红外激光光源(24)的光轴之间的夹角为8.5
°
，第二紫外光源(22)的光轴与近红外激光光源(24)的光轴之间的夹角为8.5
°
；在垂直方向上，近红外激光光源(24)位于最上方靠近气体检测管路(7)的位置，第一紫外光源(2)和第二紫外光源(22)以150μm的间隔，位于近红外激光光源(24)的下方。4.根据权利要求3所述的一种气溶胶监测系统，其特征在于：所述的近红外激光光源(24)包括近红外激光二极管、第一聚焦镜(25)、第一滤光片(26)、第一光阑(27)；近红外激光光源(24)封装于黑色镜筒中，近红外激光二极管选用780nm为中心波长的激光二极管，用于通过颗粒物后产生侧向散射光，检测侧向散射光来对粒子计数和粒径判
断，并触发后续检测紫外光源点亮；第一聚焦镜(25)采用近红外透光材料并镀增透膜，通过率达95％，第一聚焦镜(25)位于近红外激光二极管前与近红外激光光源(24)产生的激光同光轴，用于将近红外激光准直；第一滤光片(26)位于第一聚焦镜(25)前与第一聚焦镜(25)同轴，用于提高780nm激光的单色性；第一光阑(27)位于第一聚焦镜(25)前与第一滤光片(26)同轴，用于滤掉杂散光。5.根据权利要求3所述的一种气溶胶监测系统，其特征在于：所述的第一紫外光源(2)包括280nm紫外氙灯(1)、第二聚焦镜(3)、第二滤光片(5)、第二光阑(6)；第一紫外光源(2)封装于黑色的镜筒(4)中；280nm紫外氙灯(1)安装于镜筒(4)底部，第二聚焦镜(3)采用紫外透光材料并镀增透膜，通过率达95％，第二聚焦镜(3)位于280nm紫外氙灯(1)前与发出的激光同光轴，用于将280nm紫外氙灯(1)发出的激光准直；第二滤光片(5)位于第二聚焦镜(3)前与第二聚焦镜(3)同轴，用于过滤280nm紫外氙灯(1)除280nm以外的波段；第二光阑(6)位于第二聚焦镜(3)前与第二滤光片(5)同轴，用于滤掉杂散光；所述的第二紫外光源(22)包括370nm紫外氙灯(23)、第三聚焦镜(21)、第三滤光片(20)、第三光阑(19)；第二紫外光源(22)封装于黑色的镜筒中，370nm紫外氙灯(23)安装于镜筒底部，第三聚焦镜(21)采用紫外透光材料并镀增透膜，通过率达95％，第三聚焦镜(21)位于370nm紫外氙灯(23)前与发出的激光同光轴，用于将370nm紫外氙灯(23)发出的激光准直，第三滤光片(20)位于第三聚焦镜(21)前与第三聚焦镜(21)同轴，用于过滤370nm紫外氙灯(23)除370nm以外的波段，第三光阑(19)位于第三聚焦镜(21)前与第三滤光片(20)同轴，用于滤掉杂散光。6.根据权利要求1
‑
5任一所述的一种气溶胶监测系统，其特征在于：所述的荧光检测模块包括凹面反射镜(8)、凹面反射镜安装底座(9)、第四光阑(10)、二向色镜(12)、荧光检测通道一、荧光检测通道二、荧光检测腔体(11)；荧光检测腔体(11)位于密封外壳(7)壁上，与第一紫外光源(2)及第二紫外光源(22)等高，用于接收第一紫外光源(2)及第二紫外光源(22)照射在气体检测管路(7)中气溶胶颗粒物上产生的侧向散射光；凹面反射镜(8)表面镀有紫外增强型铝膜，以保证对310nm～650nm的反射率大于85％，凹面反射镜(8)位于荧光检测腔体(11)上方，凹面反射镜(8)的中心光轴与气体检测管路(7)处的气流柱及近红外激光光源(24)的光轴相互垂直，用于收集侧向散射光并将光反射到荧光探测腔体(11)中；第四光阑(10)位于荧光探测腔体(11)的入口，第四光阑(10)与凹面反射镜(8)同光轴，第四光阑(10)与近红外激光光源(24)的光轴垂直，用于滤掉杂散光；二向色镜(12)位于第四光阑(10)后面，二向色镜(12)的镜面与凹面反射镜(8)的中心相交且呈45
°
放置，用于将散射光通过透射和反射分为两个不同的波段区间，二向色镜(12)对310～400nm波段具有高反射率，二向色镜(12)对420～650nm波段具有高透射率；荧光检测通道一位于二向色镜(12)的反射区，用于接收激发产生的310～400nm的荧光信号；荧光通道二位于二向色镜(12)的透射区，用于通过检测280nm紫外氙灯光源(1)产生的散射光来计数和粒径记录，并以此信号结合延时控制触发280nm紫外光源(1)和370nm紫外氙灯光源(23)依次闪亮，同时用于接收激发产生的420～650nm的荧光信号。7.根据权利要求6所述的一种气溶胶监测系统，其特征在于：所述的荧光检测通道一包括第四滤光片(16)、第四聚焦镜(17)、第一探测器(18)；第四
滤光片(16)位于二向色镜(12)反射区，第四滤光片(16)与二向色镜呈45
°
技术研发人员：隋峰，张志涛，魏东，李文博，
申请(专利权)人：中船重工安谱湖北仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：
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