【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气溶胶物理化学性质检测，具体是融合光散射与激光诱导击穿光谱的气溶胶检测方法。
技术介绍
1、大气中的气溶胶颗粒通过吸收或散射来自太阳的辐射直接或间接的影响到地球的环境。例如大气气溶胶中pm2.5比表面积大，化学活性强，容易附带有毒、有害物质，并且能较长时间的悬浮于空气中，对人体健康有严重的威胁。
2、在对气溶胶性质进行检测时，主要是检测气溶胶中粒子的粒径，粒子的元素含量，以及粒子的浓度情况。目前测量大气中气溶胶性质的方法主要有振荡微量天平法、β射线衰减法、x射线荧光法等。在使用上述现有技术对粒子的粒径进行检测时，振荡微量天平法和β射线衰减法、均需要增加额外的切割器来区分粒子的粒径，增加了检测系统的复杂性。在使用x射线荧光法和质谱法对气溶胶中的元素进行分析时，通常是利用滤膜对气溶胶进行过滤收集，对收集的气溶胶进行整体分析，以获得气溶胶的元素分析结果。以上这些计数均通过滤膜富集得到整体分析的平均结果，不能对气溶胶中的粒子进行逐粒检测。
技术实现思路
1、为了避免和克服现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了融合光散射与激光诱导击穿光谱的气溶胶检测方法。本专利技术能够实现气溶胶粒子的逐粒分析，且结合统计分析方法能够实现整体分析。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、融合光散射与激光诱导击穿光谱的气溶胶检测方法，包括以下检测步骤：
4、s1、通过鞘流技术将气溶胶转换为对应的单粒子流；
5、s2、使
6、s3、根据脉冲序列，依次向各个粒子发射脉冲激光，脉冲激光激发粒子产生等离子体，对等离子体进行光谱采集，获得表征粒子中元素含量的光谱；
7、s4、对各个粒子的粒径和元素含量进行逐粒分析，对逐粒分析后的结果进行统计分析，以得到气溶胶中颗粒物粒径与颗粒物元素含量的联合分布信息。
8、作为本专利技术再进一步的方案：所述联合分布信息的表达式如下：
9、
10、其中，p(δt,d,δd,c,δc)表示在单位时间δt内，粒子的粒径在(d,d+δd)范围内，以及元素含量在(c,c+δc)范围内的粒子总数；d表示(d,d+δd)的左端点值，δd表示所取粒径间隔；c表示(c,c+δc)的左端点值，δc表示所取元素含量间隔；dp表示单粒子流中第p颗粒子的粒径，p表示该粒子在单粒子流中的序号；cp表示单粒子流中第p颗粒子的元素含量；p0为p的零次方，用于表示对符合条件粒子进行计数求和。
11、作为本专利技术再进一步的方案：步骤s1的具体内容如下：通过鞘流技术将气溶胶的样品气体处理成流动状态为层流的单粒子流，且单粒子流的鞘流半径和气溶胶的气流半径符合以下关系：
12、
13、其中，r表示鞘流半径；r表示气溶胶气体的气流半径；qsheath表示鞘流气体流量，qaerosol表示气溶胶的气流流量。
14、作为本专利技术再进一步的方案：步骤s2的具体步骤如下：
15、s21、激光光源发出的连续激光经凸透镜聚焦至第一检测区，单粒子流沿直线流动方向流过第一检测区；凸透镜的光轴与单粒子流的直线流动方向彼此垂直相交，且交点与凸透镜的焦点重合；
16、s22、在第一检测区内，单粒子流中的各个粒子沿着直线流动方向依次流过该检测区内的焦点，连续激光对经过该焦点的粒子进行照射；连续激光照射粒子后基于散射效应产生散射光；
17、s23、散射光通过光电转换原理转换成脉冲，脉冲的幅值表征粒子的粒径大小，单位时间内脉冲的数量表示粒子的浓度；收集各个粒子产生的散射光转换后的脉冲，以构成以时间为主导的脉冲序列；
18、粒子粒径和脉冲幅值的对应关系表示如下：
19、dp＝f1(i)
20、其中，dp为粒子的粒径；i为脉冲幅值；f1为粒径校准曲线的函数关系。
21、作为本专利技术再进一步的方案：粒子的数量与粒子的粒径的对应关系表示如下：
22、
23、其中，m(δt,dp,δd)表示在单位时间δt内，粒子的粒径在(d,d+δd)范围内的粒子总数；dm表示单粒子流中第m颗粒子的粒径，m表示该粒子在单粒子流中的序号，m0为m的零次方，用于表示对符合条件粒子进行计数求和。
24、作为本专利技术再进一步的方案：步骤s3的具体内容如下：
25、s31、单粒子流沿直线流动方向流过第一检测区，并流入第二检测区；脉冲激光通过凸透镜聚焦至第二检测区，该凸透镜的光轴与单粒子流的直线流动方向彼此垂直相交，且交点与该凸透镜的焦点重合；
26、s32、在第二检测区内，单粒子流中的各个粒子沿着直线流动方向依次流过该检测区内的焦点；基于脉冲序列，结合单粒子流的流速，以及第一检测区内的焦点和第二检测区内的焦点之间的距离，计算脉冲激光的脉冲时间间隔，以使只有当粒子处于第二检测区内的焦点处且该粒子的脉冲幅值大于设定的阈值时，才向该粒子发射脉冲激光；
27、s33、脉冲激光照射粒子后，脉冲激光与粒子作用诱导生成等离子体，产生向外辐射的光，对光进行光谱分析，以得到该光的光谱；通过分析光谱中谱线波长和光谱强度，得到各个粒子中元素含量信息。
28、作为本专利技术再进一步的方案：光谱强度与元素含量的对应关系如下式所述：
29、c＝f2(w,i)
30、其中，c表示粒子浓度，w表示libs光谱的波长，i表示libs光谱的光谱强度；f2为元素含量校准曲线的函数关系。
31、作为本专利技术再进一步的方案：粒子的数量与粒子的元素含量的对应关系表示如下：
32、
33、其中，n(δt,c,δc)表示在单位时间δt内，粒子的元素含量在(c,c+δc)范围内的粒子总数；cn表示单粒子流中第n颗粒子的元素含量，n表示该粒子在单粒子流中的序号，n0为n的零次方，用于表示对符合条件粒子进行计数求和。
34、作为本专利技术再进一步的方案：步骤s4的具体步骤如下：
35、s41、统计分析粒子粒径和粒子数量之间的粒径－数量关系；
36、s42、统计分析粒子的元素含量和粒子数量之间的元素－数量关系；
37、s43、根据粒径－数量关系和含量－数量关系，对粒子的粒径、粒子的元素含量和粒子数量进行统计分析，以得到气溶胶中颗粒物的粒径、颗粒物的元素含量和颗粒物数量的联合分布信息。
38、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
39、1、本专利技术能够提高气溶胶检测的精度，并同时确保检测精度的稳定性。本专利技术在对气溶胶性质检测的过程中，对单个粒子逐个分析，检测各个粒子的性质，再通过求平均的方式获取所需的结果，能够对气溶胶中的粒子进行全面的分析，有效地提高气溶胶检测的准确性。
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1.融合光散射与激光诱导击穿光谱的气溶胶检测方法，其特征在于，包括以下检测步骤：
2.根据权利要求1所述的融合光散射与激光诱导击穿光谱的气溶胶检测方法，其特征在于，所述联合分布信息的表达式如下：
3.根据权利要求2所述的融合光散射与激光诱导击穿光谱的气溶胶检测方法，其特征在于，步骤S1的具体内容如下：通过鞘流技术将气溶胶的样品气体处理成流动状态为层流的单粒子流，且单粒子流的鞘流半径和气溶胶的气流半径符合以下关系：
4.根据权利要求3所述的融合光散射与激光诱导击穿光谱的气溶胶检测方法，其特征在于，步骤S2的具体步骤如下：
5.根据权利要求4所述的融合光散射与激光诱导击穿光谱的气溶胶检测方法，其特征在于，粒子的数量与粒子的粒径的对应关系表示如下：
6.根据权利要求5所述的融合光散射与激光诱导击穿光谱的气溶胶检测方法，其特征在于，步骤S3的具体内容如下：
7.根据权利要求6所述的融合光散射与激光诱导击穿光谱的气溶胶检测方法，其特征在于，光谱强度与元素含量的对应关系如下式所述：
8.根据权利要求7所述的融
9.根据权利要求8所述的融合光散射与激光诱导击穿光谱的气溶胶检测方法，其特征在于，步骤S4的具体步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.融合光散射与激光诱导击穿光谱的气溶胶检测方法，其特征在于，包括以下检测步骤：
2.根据权利要求1所述的融合光散射与激光诱导击穿光谱的气溶胶检测方法，其特征在于，所述联合分布信息的表达式如下：
3.根据权利要求2所述的融合光散射与激光诱导击穿光谱的气溶胶检测方法，其特征在于，步骤s1的具体内容如下：通过鞘流技术将气溶胶的样品气体处理成流动状态为层流的单粒子流，且单粒子流的鞘流半径和气溶胶的气流半径符合以下关系：
4.根据权利要求3所述的融合光散射与激光诱导击穿光谱的气溶胶检测方法，其特征在于，步骤s2的具体步骤如下：
5.根据权利要求4所述的融合光散射...
【专利技术属性】
技术研发人员：王华东，张志荣，付洪波，吴边，张梦阳，夏禹芳，
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：
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