[发明专利]基于光学捕获气溶胶中微粒及实现拉曼光谱检测的装置

权利要求书

1.一种基于光学捕获气溶胶中微粒及实现拉曼光谱检测的装置，其特征在于包括：两个激光器、中空激光束产生机构、气溶胶微粒光学捕获机构以及拉曼光谱检测机构，第一激光器(1)和第二激光器(2)的发射波长不等，通过中空激光束产生机构将第一激光器(1)产生的激光分为两束圆锥中空激光束，所获得的两束圆锥中空激光束在所述气溶胶微粒光学捕获机构的作用下聚焦于气溶胶微粒光学捕获机构的石英腔(8)的气溶胶流通道中，构建由两束圆锥中空光束形成的囊结构光学捕获陷阱，实现对经气溶胶微粒光学捕获机构中喷嘴(9)喷入的气溶胶微粒的光学捕获；第二激光器(2)产生的激光用于对捕获微粒进行光漂白数秒后，去除所采集拉曼信号中的荧光背景；拉曼光谱检测机构用于对捕获微粒的反射拉曼信号进行采集，实现对捕获微粒的实时光谱检测。

2.如权利要求1所述的基于光学捕获气溶胶中微粒及实现拉曼光谱检测的装置，其特征在于：所述第一激光器(1)的激发波长为480nm-550nm，功率为900mW-1400mW；所述第二激光器(2)的激发波长为330nm-450nm，功率为1mW-10mW。

3.如权利要求1所述的基于光学捕获气溶胶中微粒及实现拉曼光谱检测的装置，其特征在于：所述中空激光束产生机构包括第一反射镜(3)、第一半透半反镜(4)、第一凸透镜(5)、第一互补圆锥透镜组(6)、第二反射镜(18)、第三反射镜(19)、第四反射镜(20)、第二凸透镜(21)以及第二互补圆锥透镜组(22)；通过第一片反射镜(3)对第一激光器(1)产生激光的传播方向进行调整，随后通过第一半透半反镜(4)将上述激光分为两束能量相同的实心激光，其中一束激光依次经过第一凸透镜(5)、第一互补圆锥透镜组(6)后产生中空激光束Ⅰ，另一束激光依次经过第二反射镜(18)、第三反射镜(19)、第四反射镜(20)、第二凸透镜(21)以及第二互补圆锥透镜组(22)产生与中空激光束Ⅰ功率相同的中空激光束Ⅱ。

4.如权利要求3所述的基于光学捕获气溶胶中微粒及实现拉曼光谱检测的装置，其特征在于：所述气溶胶微粒光学捕获机构包括对称设置的第一显微物镜(7)和第二显微物镜(23)以及位于两个显微物镜之间的石英腔(8)，所述第一显微物镜(7)用于对中空激光束Ⅰ进行汇聚，所述第二显微物镜(23)用于对中空激光束Ⅱ进行汇聚，中空激光束Ⅰ和中空激光束Ⅱ通过两个显微物镜的作用后产生圆锥中空激光束，并聚焦于石英腔(8)的气溶胶流通道中，利用光镊原理构造出囊状光学捕获陷阱，通过石英腔(8)上的喷嘴(9)将气溶胶喷入石英腔(8)中，待气溶胶颗粒落入准备好的陷阱中，即可实现捕获。

5.如权利要求4所述的基于光学捕获气溶胶中微粒及实现拉曼光谱检测的装置，其特征在于：所述拉曼光谱检测机构包括第三显微物镜(10)、第一双色镜(11)、陷波滤波器(16)、第三凸透镜(12)、第四凸透镜(15)、长通滤波器(13)、CCD相机(14)以及光谱仪(17)，气溶胶中微粒的反射信号依次通过第三显微物镜(10)和双色镜(11)后分为两路，其中的一路反射信号依次经陷波滤波器(16)、第四凸透镜(15)后抵达CCD相机(14)，实现对气溶胶中微粒的反射信号的采集，由CCD相机(14)对气溶胶中微粒进行实时成像；第二路反射信号经第三凸透镜(12)和长通滤波器(13)后抵达光谱仪(17)。

6.如权利要求4所述的基于光学捕获气溶胶中微粒及实现拉曼光谱检测的装置，其特征在于：两圆锥中空激光束的焦点距离为0-1000μm可调，且两圆锥中空激光束的传播方向与水平方向成0-15°夹角。

7.如权利要求4所述的基于光学捕获气溶胶中微粒及实现拉曼光谱检测的装置，其特征在于：所述第三显微物镜(10)为20倍显微物镜。

8.如权利要求4所述的基于光学捕获气溶胶中微粒及实现拉曼光谱检测的装置，其特征在于：所述第一显微物镜(7)和第二显微物镜(23)为50倍显微物镜。