【技术实现步骤摘要】
本技术涉及生物气溶胶检测领域，具体是涉及一种单颗粒生物气溶胶多谱联用在线检测系统。
技术介绍
1、生物气溶胶是含有生物粒子的气溶胶，包括细菌、病毒以及致敏花粉、霉菌孢子、蕨类孢子和寄生虫卵等生物粒子，除具有一般气溶胶的特性以外，还具有传染性、致敏性等。
2、现有对生物气溶胶进行检测的技术通常有以下三种：
3、1)单颗粒生物气溶胶质谱在线检测技术：
4、单颗粒生物气溶胶质谱在线检测技术中采用的系统通常由临界孔、缓冲腔、空气动力学透镜、加速喷嘴、双光束测径单元、质谱检测单元依次连接构成。其中，临界孔用于过渡外部大气压至内部真空系统，缓冲腔用于缓冲临界孔下游的超音速气流至稳定层流状态，空气动力学透镜将生物气溶胶颗粒聚焦成准直粒子束，经加速喷嘴超音速气流加速后，气溶胶颗粒维持一定飞行速度继续向下游做直线运动，由双光束测径系统测得颗粒飞行时间/飞行速度、粒径大小，进而获得单个粒子的真空空气动力学直径并预测下游质量分析系统的电离激光触发时间，在激光解析电离飞行时间质量检测单元的脉冲激光器的精确打击下，颗粒表面瞬间解析电离成离子态，再由加速电极加速并撞击至离子探测器，结合飞行时间质量分析系统，得到各个正负离子峰组合而成的质谱图，进而获取单个生物气溶胶颗粒的粒径和化学组分信息。
5、2)生物气溶胶荧光光谱在线检测技术：
6、生物气溶胶荧光光谱在线检测技术中采用的系统通常由生物气溶胶聚焦进样喷嘴、荧光激发激光器、荧光信号收集模块、荧光光谱检测模块等组成。其工作原理为：生物气溶胶聚焦进样喷
7、3)拉曼光谱生物气溶胶分析技术：
8、拉曼光谱生物气溶胶分析技术与生物气溶胶荧光光谱在线检测技术相似，其通过拉曼激发激光器发出激光照射生物气溶胶颗粒，并通过拉曼信号收集模块进行收集，通过拉曼光谱检测模块进行检测，而他们的不同之处在于：
9、a)荧光激发激光器和拉曼激发激光器发出的激光的波长范围不同；
10、b)光谱信号产生原理不同：生物气溶胶荧光光谱在线检测技术主要是由生物分子中的荧光物质在特定波长范围内的激发光照射下，吸收光能后激发出比入射光波长长的出射光，其出射光波长通常在可见光波长范围内的特定波段内出现峰值，进而识别生物荧光特征信息；而拉曼光谱生物气溶胶分析技术是一种分析分子振动与转动能级的散射光谱技术，激光在照射生物气溶胶颗粒时，会产生弹性散射和非弹性散射，与入射光频率相同即光子的频率不发生改变的散射为弹性散射(如瑞利散射)，与入射光频率不同两种散射即光子的频率发生改变的散射称为非弹性散射(如拉曼散射)，通过分析拉曼散射光谱信息，得到分子结构信息。
11、但是，上述三种技术各自都具有缺点：
12、1)单颗粒生物气溶胶质谱在线检测技术：目前仅能通过对氮、磷等生命体特征元素来判断生物气溶胶颗粒，极易受到扬尘、矿尘等气溶胶的干扰。主要是因为扬尘、矿尘中也具备有丰富的氮、磷化合物质，激光电离时，会产生相同的离子，难以从单一的质谱图中区分。
13、2)生物气溶胶荧光光谱在线检测技术：极易受到烟雾等非生物气溶胶的的干扰，例如烟雾中的类腐殖质和多环芳烃也会产生相似的荧光信号。
14、3)拉曼光谱生物气溶胶分析技术：采集的分子能够较好的区分单一的花粉、细菌、真菌颗粒，但其采集的拉曼光谱信息较多，而常规环境中的生物气溶胶颗粒组分复杂，容易受其他非生物气溶胶物质干扰。
15、上述三种技术各自的缺点主要来自检测原理的不同，单独都不能对自身的缺点进行克服，因此希望能将三种技术进行结合，来对生物气溶胶颗粒进行综合检测，以达到互补的作用。但是，三种技术的结合将产生很多问题，例如：由于要对单个生物气溶胶颗粒的三种谱图进行同时检测分析，生物气溶胶颗粒飞行的路径将增长，如何保证生物气溶胶颗粒能够稳定飞行，如何合理的设计各个部件的位置及单个生物气溶胶颗粒的各谱图数据采集同步等等。
技术实现思路
1、本技术的目的是提供一种单颗粒生物气溶胶多谱联用在线检测系统，其能同时对生物气溶胶颗粒进行粒径大小检测、质谱检测、荧光光谱检测和拉曼光谱检测。
2、本技术的目的通过以下的技术方案来实现：
3、一种单颗粒生物气溶胶多谱联用在线检测系统，其特征在于：设有聚焦进样单元、光谱检测单元、质谱检测单元和至少一个真空差分单元，检测时生物气溶胶颗粒沿直线依次经过聚焦进样单元、光谱检测单元和质谱检测单元，在聚焦进样单元与光谱检测单元之间和/或光谱检测单元与质谱检测单元之间设置真空差分单元；聚焦进样单元用于将生物气溶胶颗粒聚焦成准直粒子束并加速，聚焦进样单元、光谱检测单元和质谱检测单元内均进行抽真空，且从聚焦进样单元至光谱检测单元和质谱检测单元的真空度是增加的，真空差分单元用于将空间进行分割使得空间的真空度能从低至高过渡；光谱检测单元中沿生物气溶胶颗粒的飞行路径依次设有双光束测径单元、荧光光谱检测单元和拉曼光谱检测单元，检测时生物气溶胶颗粒是首先经过双光束测径单元；双光束测径单元能检测生物气溶胶颗粒的飞行速度，荧光光谱检测单元用于对生物气溶胶颗粒的进行荧光光谱检测，拉曼光谱检测单元用于对生物气溶胶颗粒进行拉曼光谱检测，质谱检测单元用于对生物气溶胶颗粒进行质谱检测。
4、优选的，真空差分单元设有第一真空规和差分锥，差分锥将空间进行分隔形成一个真空隔离空间，差分锥的中部设有中孔，中孔用于生物气溶胶颗粒的通过，第一真空规用于检测真空隔离空间的真空度，真空隔离空间上设有第一抽气口，第一抽气口用于与第一分子泵连接，通过第一分子泵对真空隔离空间进行抽气。
5、优选的，中孔的直径从入口至出口逐渐增大。
6、优选的，双光束测径单元设有两个连续激光照射探测单元，两个连续激光照射探测单元沿生物气溶胶颗粒的前进方向依次设置，连续激光照射探测单元连续发出激光对经过的生物气溶胶颗粒进行探测。
7、优选的，连续激光照射探测单元包括连续激光器、散射光信号收集模块和光电探测器，连续激光器用于向生物气溶胶颗粒照射探测激光，散射光信号收集模块用于收集生物气溶胶颗粒上的散射光，光电探测器用于检测散射光信号收集模块收集的散射光。
8、优选的，荧光光谱检测单元包括荧光激发激光器、荧光信号收集模块和荧光光谱检测模块，荧光激发激光器用于向生物气溶胶颗粒照射荧光激发激光，荧光信号收集模块用于收集生物气溶胶颗粒上激发出的荧光，荧光光谱检测模块用于检测荧光信号收集模块收集的荧光。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种单颗粒生物气溶胶多谱联用在线检测系统，其特征在于：设有聚焦进样单元、光谱检测单元、质谱检测单元和至少一个真空差分单元，检测时生物气溶胶颗粒沿直线依次经过所述聚焦进样单元、光谱检测单元和质谱检测单元，在所述聚焦进样单元与光谱检测单元之间和/或所述光谱检测单元与质谱检测单元之间设置所述真空差分单元；所述聚焦进样单元用于将生物气溶胶颗粒聚焦成准直粒子束并加速，所述聚焦进样单元、光谱检测单元和质谱检测单元内均进行抽真空，且从所述聚焦进样单元至光谱检测单元和质谱检测单元的真空度是增加的，所述真空差分单元用于将空间进行分割使得空间的真空度能从低至高过渡；所述光谱检测单元中沿生物气溶胶颗粒的飞行路径依次设有双光束测径单元、荧光光谱检测单元和拉曼光谱检测单元，检测时生物气溶胶颗粒是首先经过所述双光束测径单元；所述双光束测径单元能检测生物气溶胶颗粒的飞行速度，所述荧光光谱检测单元用于对生物气溶胶颗粒的进行荧光光谱检测，所述拉曼光谱检测单元用于对生物气溶胶颗粒进行拉曼光谱检测，所述质谱检测单元用于对生物气溶胶颗粒进行质谱检测。
2.根据权利要求1所述的单颗粒生物气溶胶多谱联用在线
3.根据权利要求2所述的单颗粒生物气溶胶多谱联用在线检测系统，其特征在于：所述中孔的直径从入口至出口逐渐增大。
4.根据权利要求1所述的单颗粒生物气溶胶多谱联用在线检测系统，其特征在于：所述双光束测径单元设有两个连续激光照射探测单元，两个所述连续激光照射探测单元沿生物气溶胶颗粒的前进方向依次设置，所述连续激光照射探测单元连续发出激光对经过的生物气溶胶颗粒进行探测。
5.根据权利要求4所述的单颗粒生物气溶胶多谱联用在线检测系统，其特征在于：所述连续激光照射探测单元包括连续激光器、散射光信号收集模块和光电探测器，所述连续激光器用于向生物气溶胶颗粒照射探测激光，所述散射光信号收集模块用于收集生物气溶胶颗粒上的散射光，所述光电探测器用于检测所述散射光信号收集模块收集的散射光。
6.根据权利要求1所述的单颗粒生物气溶胶多谱联用在线检测系统，其特征在于：所述荧光光谱检测单元包括荧光激发激光器、荧光信号收集模块和荧光光谱检测模块，所述荧光激发激光器用于向生物气溶胶颗粒照射荧光激发激光，所述荧光信号收集模块用于收集生物气溶胶颗粒上激发出的荧光，所述荧光光谱检测模块用于检测所述荧光信号收集模块收集的荧光。
7.根据权利要求1所述的单颗粒生物气溶胶多谱联用在线检测系统，其特征在于：所述拉曼光谱检测单元包括拉曼激发激光器、拉曼信号收集模块、光纤和拉曼光谱检测模块，所述拉曼激发激光器用于向生物气溶胶颗粒照射近红外激光，所述拉曼信号收集模块用于收集生物气溶胶颗粒上拉曼散射产生的光，所述拉曼信号收集模块收集的光通过所述光纤输送至所述拉曼光谱检测模块，所述拉曼光谱检测模块用于检测输送进来的光。
8.根据权利要求1所述的单颗粒生物气溶胶多谱联用在线检测系统，其特征在于：所述质谱检测单元包括脉冲激光器、加速电极、第一离子探测器和第二离子探测器，所述脉冲激光器朝向所述加速电极，所述脉冲激光器产生的脉冲激光用于照射在飞行至所述加速电极中的生物气溶胶颗粒使得生物气溶胶颗粒电离，产生的负离子碎片和正离子碎片分别撞击至所述第一离子探测器和第二离子探测器。
9.根据权利要求1所述的单颗粒生物气溶胶多谱联用在线检测系统，其特征在于：所述聚焦进样单元从入样口至出样口依次设有临界孔、缓冲腔、空气动力学透镜和加速喷嘴，在所述缓冲腔上设有用于检测其真空度的低真空规。
10.根据权利要求1所述的单颗粒生物气溶胶多谱联用在线检测系统，其特征在于：所述质谱检测单元设有第二真空规，所述检测单元上设有连通其内部空间的第二抽气口，所述第二抽气口用于与第二分子泵连接，通过所述第二分子泵对所述质谱检测单元的内部空间进行抽气，所述第二真空规用于检测所述质谱检测单元内部空间的真空度。
11.根据权利要求1所述的单颗粒生物气溶胶多谱联用在线检测系统，其特征在于：所述双光束测径单元中发出的用于检测的激光的波长为400～700nm，所述荧光光谱检测单元中发出的用于检测的激光的波长为200～420nm，所述拉曼光谱检测单元中发出的用于检测的激光的波长为780～1300nm。
...【技术特征摘要】
1.一种单颗粒生物气溶胶多谱联用在线检测系统，其特征在于：设有聚焦进样单元、光谱检测单元、质谱检测单元和至少一个真空差分单元，检测时生物气溶胶颗粒沿直线依次经过所述聚焦进样单元、光谱检测单元和质谱检测单元，在所述聚焦进样单元与光谱检测单元之间和/或所述光谱检测单元与质谱检测单元之间设置所述真空差分单元；所述聚焦进样单元用于将生物气溶胶颗粒聚焦成准直粒子束并加速，所述聚焦进样单元、光谱检测单元和质谱检测单元内均进行抽真空，且从所述聚焦进样单元至光谱检测单元和质谱检测单元的真空度是增加的，所述真空差分单元用于将空间进行分割使得空间的真空度能从低至高过渡；所述光谱检测单元中沿生物气溶胶颗粒的飞行路径依次设有双光束测径单元、荧光光谱检测单元和拉曼光谱检测单元，检测时生物气溶胶颗粒是首先经过所述双光束测径单元；所述双光束测径单元能检测生物气溶胶颗粒的飞行速度，所述荧光光谱检测单元用于对生物气溶胶颗粒的进行荧光光谱检测，所述拉曼光谱检测单元用于对生物气溶胶颗粒进行拉曼光谱检测，所述质谱检测单元用于对生物气溶胶颗粒进行质谱检测。
2.根据权利要求1所述的单颗粒生物气溶胶多谱联用在线检测系统，其特征在于：所述真空差分单元设有第一真空规和差分锥，所述差分锥将空间进行分隔形成一个真空隔离空间，所述差分锥的中部设有中孔，所述中孔用于所述生物气溶胶颗粒的通过，所述第一真空规用于检测所述真空隔离空间的真空度，所述真空隔离空间上设有第一抽气口，所述第一抽气口用于与第一分子泵连接，通过所述第一分子泵对所述真空隔离空间进行抽气。
3.根据权利要求2所述的单颗粒生物气溶胶多谱联用在线检测系统，其特征在于：所述中孔的直径从入口至出口逐渐增大。
4.根据权利要求1所述的单颗粒生物气溶胶多谱联用在线检测系统，其特征在于：所述双光束测径单元设有两个连续激光照射探测单元，两个所述连续激光照射探测单元沿生物气溶胶颗粒的前进方向依次设置，所述连续激光照射探测单元连续发出激光对经过的生物气溶胶颗粒进行探测。
5.根据权利要求4所述的单颗粒生物气溶胶多谱联用在线检测系统，其特征在于：所述连续激光照射探测单元包括连续激光器、散射光信号收集模块和光电探测器，所述连续激光器用于向生物气溶胶颗粒照射探测激光，所述散射光信号收集模块用于收集生物气溶胶颗粒上的散射光，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：卓泽铭，杨贤飞，陈赵斌，谢剑飞，许来春，黄露超，黄庆明，
申请(专利权)人：威凯检测技术有限公司，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。