[發明專利]一種氣溶膠顆粒電離方法、電離系統及質譜分析裝置

有效

• 申請號: 202111473539.5
• 申請日: 2021-11-29
• 公開（公告）號: CN114112818B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 李磊;黃清;杜緒兵;謝芹惠;李絢;李昊;李家保;黃正旭;高偉;李雪
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02;G01N27/64
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙興華

本發明提供一種氣溶膠顆粒電離方法、電離系統及質譜分析裝置，氣溶膠顆粒電離方法包括：確定多段粒徑范圍；初始化每段粒徑范圍的計數為0；開始計時，并對空氣中的氣溶膠顆粒進行采樣，得到顆粒信號；在每個單位采樣周期內，根據顆粒信號確定對應氣溶膠顆粒的粒徑及粒徑所屬的粒徑范圍；判斷粒徑范圍的計數是否為1；若粒徑范圍的計數為1，則繼續對空氣中的氣溶膠顆粒進行采樣；若粒徑范圍的計數為0，則產生電離信號，對氣溶膠顆粒進行電離，并將對應的粒徑范圍的計數置1，繼續對空氣中的氣溶膠顆粒進行采樣。通過限定對某一段粒徑范圍的顆粒打擊一次后，不再進行此粒徑段的再次打擊，提高了對大顆粒和小顆粒的打擊概率。

技術領域

本發明涉及氣溶膠顆粒檢測領域，特別是涉及一種氣溶膠顆粒電離方法、電離系統及質譜分析裝置。

背景技術

單顆粒氣溶膠質譜儀(Single?Particle?Aerosol?Mass?Spectrometry，SPAMS)是一種用于氣溶膠顆粒大小和成分同步檢測與分析的質譜儀器，其廣泛用于環境監測與研究、氣溶膠特性研究、氣溶膠污染源解析等領域。

SPAMS一般由進樣系統、測徑系統、電離系統以及質譜分析系統等組成，其主要工作原理如圖1所示，進樣系統1通過氣流將氣溶膠顆粒引入到儀器中，并且在進樣系統的出口處聚焦成氣溶膠顆粒束8，由于不同粒徑大小的氣溶膠顆粒受到氣流的影響不同，造成其在進樣系統1出口處的運動速率不同。不同速率大小的氣溶膠顆粒在到達測徑系統時，由于連續激光的照射產生散射光，散射光信號被散射光探測裝置測量，得到顆粒在兩束激光之間的飛行時間，計算出顆粒的飛行速度和粒徑大小。氣溶膠顆粒繼續飛行，當其到達電離系統時，脈沖激光出射，將氣溶膠顆粒進行離子化。帶電離子經過質譜分析系統7檢測分析，得到其化學組分信息。

目前的SPAMS測徑系統粒徑分布主要在80nm-5000nm的范圍內，其中300-2000nm的顆粒占據了總數的90％左右。由于被打擊的顆粒具有隨機性，造成粒徑較大(2000nm)和粒徑較小(300nm)的顆粒被打擊的概率極低。然而在實際過程中，大粒徑和小粒徑范圍的顆粒組成信息更為受關注，而大粒徑和小粒徑范圍所占的比例很小，因此傳統的被打擊顆粒的篩選存在大粒徑和小粒徑范圍顆粒所占比例小的問題。

基于上述問題，亟需一種新的顆粒電離方法以提高對大顆粒和小顆粒的打擊概率。

發明內容

本發明的目的是提供一種氣溶膠顆粒電離方法、電離系統及質譜分析裝置，可提高對大顆粒和小顆粒的打擊概率。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種氣溶膠顆粒電離方法，所述氣溶膠顆粒電離方法包括：

確定多段氣溶膠顆粒的粒徑范圍；

初始化每段粒徑范圍的計數為0；

開始計時，并對空氣中的氣溶膠顆粒進行采樣，得到顆粒信號；

判斷計時時間是否小于設定的單位采樣周期，若所述計時時間大于或等于單位采樣周期，則重新初始化每段粒徑范圍的計數；若所述計時時間小于單位采樣周期，則根據所述顆粒信號確定對應氣溶膠顆粒的粒徑；

根據所述粒徑，確定對應的粒徑范圍；

判斷所述粒徑范圍的計數是否為1；若所述粒徑范圍的計數為1，則繼續計時，并對空氣中的氣溶膠顆粒進行采樣；若所述粒徑范圍的計數為0，則產生電離信號，對所述氣溶膠顆粒進行電離，并將對應的粒徑范圍的計數置1，繼續計時，并對空氣中的氣溶膠顆粒進行采樣。

可選地，所述顆粒信號為氣溶膠顆粒在采樣范圍內的飛行時間；

所述若所述計時時間小于單位采樣周期，則根據所述顆粒信號確定對應氣溶膠顆粒的粒徑，具體包括：

在所述計時時間小于單位采樣周期時，根據所述飛行時間，采用以下公式計算對應氣溶膠顆粒的粒徑：