[发明专利]一种荧光颗粒物检测装置及方法

说明书

本发明提供一种荧光颗粒物检测装置及方法，装置包括：激光源，用于发出激光；波长选择单元，与激光源连接，用于动态调整激光源发出的激光的波长；聚焦单元，与所激光源连接，用于将激光聚焦为片光；起偏单元，与聚焦单元连接，用于调制片光的偏振态；颗粒物测试区，设置在起偏单元之后，用于待测空气样品通过；探测单元，包括对称设置在颗粒物测试区四周的探测子单元，用于探测流过颗粒物测试区的待测空气样品中的颗粒物对激光散射后不同角度的偏振散射光强度信息和荧光强度信息；计算处理单元和光谱解调单元与探测单元连接，分别用于分析颗粒物的荧光特征和偏振特征、光谱解调得到光谱信息。可以得到初步荧光分类信息，及更细致的光谱信息。

技术领域

本发明涉及颗粒物检测技术领域，尤其涉及一种荧光颗粒物检测装置及方法。

背景技术

大气颗粒物对环境的影响日益严重，其成分复杂、来源多样，研究者需要根据颗粒物的物理化学特征对其来源进行判别分析。大多数会产生荧光的大气颗粒物都表现出高毒性，对于该类荧光颗粒物的识别可以为研究其种类和来源提供线索，并且对研究粒子特征有重要帮助。如图1所示，当某种具有荧光功能团的物质受到激发光源的照射，根据能级跃迁的解释，当荧光物质受激发时，物质分子吸收了特征频率的光子，由原来的基态能级跃迁至电子激发态的各个不同振动能级。处于激发态的分子不稳定，经过振动弛豫后重新回到第一电子激发态的最低振动能级，之后电子跃迁到基态的任一振动能级，同时释放能量并发射出比入射光波波长长的发射光即荧光。

荧光分析法一般的采用标准工作曲线法，取各种已知量的荧光物质，配成一系列的标准溶液，测定出这些标准溶液的荧光强度，然后给出荧光强度对标准溶液的浓度的工作曲线。在同样的仪器条件下，测定未知样品的荧光强度，然后从标准工作曲线上查出未知样品的浓度(即含量)。但是该种方法对于样品来说，检测的是溶液中未知样品的浓度，难以判定单颗粒的荧光属性，且因为化学方法的限制，其检测的速度较慢，具有非实时，非原位测量的缺点。需要手动操作的部分较多，并且成本较为高昂。这样的方法对于大气颗粒物的荧光来说，难以实现快速动态单颗粒的检测过程。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明为了解决现有技术中化学荧光分析法的检测缓慢，非动态，非单颗粒检测的问题，提供一种荧光颗粒物检测装置及方法。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下所述：

一种荧光颗粒物检测装置，包括激光源、波长选择单元、聚焦单元、起偏单元、颗粒物测试区、探测单元、计算处理单元和光谱解调单元；所述激光源，用于发出激光；所述波长选择单元，与所述激光源连接，用于动态调整所述激光源发出的激光的波长；所述聚焦单元，与所述激光源连接，用于将所述激光聚焦为片光；所述起偏单元，与所述聚焦单元连接，用于调制所述片光的偏振态；所述颗粒物测试区，设置在所述起偏单元之后，用于待测空气样品通过；所述探测单元，包括对称设置在所述颗粒物测试区四周的探测子单元，用于探测流过所述颗粒物测试区的所述待测空气样品中的颗粒物对激光散射后不同角度的偏振散射光强度信息和对激光激发后不同角度的荧光强度信息；所述计算处理单元，与所述探测单元连接，用于分析所述颗粒物的荧光特征和偏振特征；所述光谱解调单元，与所述探测单元连接，用于光谱解调得到光谱信息，利用所述光谱信息的不同区分不同的所述待测空气样品。

优选地，所述激光源是多波长激光器；所述聚焦单元是柱状镜；所述起偏单元是偏振片；所述探测单元使用光纤传导信号至光电倍增管探测光信号。

优选地，所述探测子单元的横截面为方形，包括4个偏振信息探测区域和1个荧光信息探测区域。

优选地，所述荧光信息探测区域位于所述方形的中间，所述偏振信息探测区域均匀设置在四周，所述偏振信息探测区域的偏振探测角度不同。