一种基于光镊-拉曼光谱联用技术的多液滴悬浮表征装置

本技术涉及气溶胶检测，尤其涉及一种基于光镊-拉曼光谱联用技术的多液滴悬浮表征装置。

背景技术：

1、气溶胶光镊技术可实现单个气溶胶液滴处于不和任何基底接触的悬空状态，从而更近似展示和模拟大气颗粒物、云雾滴在实际大气中的状态。通过与拉曼光谱联用分析可实时测量悬浮气溶胶及液滴在模拟大气环境中的物理化学性质，包括吸湿性、挥发性、化学组成的变化。该系统具有分辨率高、响应迅速、针对性强(单颗粒)的特征，其开发应用使得在实验室模拟单个液滴的连续变化成为可能，在大气污染与灰霾、生物气溶胶的健康效应、全球气候变化等研究领域具有广泛的应用前景。

2、气溶胶光镊的基本原理是利用激光捕获并保持微小液滴，时间范围从几秒到几天；在此期间，可以通过显微镜和拉曼光谱监测颗粒的特性和组成，同时通过变化周围气体的湿度或组成，研究气溶胶理化性质(化学成分、吸湿性、折射率)的变化。然而，当前唯一的商品化气溶胶光镊设备(aot，英国)一次仅能捕获单个液滴开展研究。实际上，实验室雾化产生的液滴在化学成分上存在异质性，并不均一。现有设备难以实现特定液滴的快速选择，以及研究不同液滴之间的碰并等过程，限制了该设备在复杂大气化学过程的深度应用。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的是在于提供一种基于光镊-拉曼光谱联用技术的多液滴悬浮表征装置，可实现空气中多个微米级液滴悬浮、移动，从而能够应用于多个液滴碰并、性质不同液滴反应研究等，进行下一步的模拟研究。

2、为实现以上目的，本实用新型采取的技术方案：

3、本实用新型提供了一种基于光镊-拉曼光谱联用技术的多液滴悬浮表征装置，包括光镊设备，液滴捕获舱，显微镜模块和拉曼光谱模块；

4、所述光镊设备，用于产生光镊激光，使得光镊激光分束，形成光阱；

5、所述显微镜模块，用于将光镊激光聚焦于所述液滴捕获舱底部的上方，使得光阱捕获悬浮液滴；

6、所述液滴捕获舱，作为光阱捕获悬浮液滴的反应舱；

7、所述拉曼光谱模块，包括拉曼光谱激发模块和拉曼光谱收集模块；所述拉曼光谱激发模块，用于产生拉曼激光，使得拉曼激光聚焦于悬浮液滴；所述拉曼光谱收集模块，用于收集悬浮液滴产生的拉曼信号；其中，

8、所述拉曼光谱模块光路与所述光镊设备的光路扩充口相连接，实现对捕获液滴的拉曼光谱表征。

9、进一步的，还包括成像相机，设置在所述显微镜模块的侧面，用于使拉曼光谱成像并传送到系统控制工作站。

10、进一步的，所述悬浮液滴为多个液滴。

11、进一步的，所述悬浮液滴最多为10个。

12、进一步的，所述光阱最多为100个。

13、进一步的，所述显微镜模块为双层光路显微镜模块。

14、进一步的，所述光镊激光聚焦于液滴捕获舱底部窗口的上方20μm-80μm处。

15、本实用新型的有益效果为：

16、(1)实现了空气悬浮多液滴理化性质的测量，能够通过测量一系列捕获液滴，进而筛选合适、特定组成、性质的液滴进行下一步的模拟研究；

17、(2)能够应用于多个液滴碰并、性质不同液滴反应研究等。

技术特征：

1.一种基于光镊-拉曼光谱联用技术的多液滴悬浮表征装置，包括光镊设备，液滴捕获舱，显微镜模块和拉曼光谱模块，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的基于光镊-拉曼光谱联用技术的多液滴悬浮表征装置，其特征在于：还包括成像相机，设置在所述显微镜模块的侧面，用于使拉曼光谱成像并传送到系统控制工作站。

3.根据权利要求1所述的基于光镊-拉曼光谱联用技术的多液滴悬浮表征装置，其特征在于：所述悬浮液滴为多个液滴。

4.根据权利要求1或3所述的基于光镊-拉曼光谱联用技术的多液滴悬浮表征装置，其特征在于：所述悬浮液滴最多为10个。

5.根据权利要求1所述的基于光镊-拉曼光谱联用技术的多液滴悬浮表征装置，其特征在于：所述光阱最多为100个。

6.根据权利要求1所述的基于光镊-拉曼光谱联用技术的多液滴悬浮表征装置，其特征在于：所述显微镜模块为双层光路显微镜模块。

7.根据权利要求1所述的基于光镊-拉曼光谱联用技术的多液滴悬浮表征装置，其特征在于：所述光镊激光聚焦于液滴捕获舱底部窗口的上方20μm-80μm处。

技术总结
本技术提供了一种基于光镊‑拉曼光谱联用技术的多液滴悬浮表征装置，包括光镊设备，用于产生光镊激光，使得光镊激光分束形成光阱；显微镜模块，用于将光镊激光聚焦于所述液滴捕获舱底部的上方，使得光阱捕获悬浮液滴；液滴捕获舱作为光阱捕获悬浮液滴的反应舱；拉曼光谱模块包括拉曼光谱激发模块和拉曼光谱收集模块；拉曼光谱激发模块，用于产生拉曼激光，使得拉曼激光聚焦于悬浮液滴；拉曼光谱收集模块，用于收集悬浮液滴产生的拉曼信号；其中，拉曼光谱模块光路与光镊设备的光路扩充口相连接，实现对捕获液滴的拉曼光谱表征。以实现空气中多个微米级液滴悬浮、移动，从而能够应用于多个液滴碰并、性质不同液滴反应研究等。

技术研发人员：张国华,王韬,苏柏江,毕新慧,王新明
受保护的技术使用者：中国科学院广州地球化学研究所
技术研发日：20230412
技术公布日：2024/1/14