[发明专利]模拟飞秒激光与卷积云相互作用的实验装置及其操控方法

权利要求书

1.一种模拟飞秒激光与卷积云相互作用的实验装置，特征在于其构成包括：飞秒激光器(1)、透镜(2)、低温冷柜(3)、温湿度探测装置(4)、气溶胶发生器(5)、扫描电迁移率颗粒物粒径谱仪(6)、光束收集装置(7)、数码相机(17)；

所述的低温冷柜(3)具有一个不锈钢立方体空腔内胆，内胆外侧四个面都盘有冷凝管和超厚环保保温材料，内胆上方为温度控制器(8)，内胆下方为压缩机和热交换装置(9)，该内胆内装有高度可调节的样品收集平台(19)；

在所述的低温冷柜(3)的一个侧面上设有低温冷柜柜门(18)，该低温冷柜柜门(18)上设有水凝结观察窗口(13)，所述低温冷柜(3)的另二个相对的侧面上分别设有激光入射窗口(10)和激光出射窗口(14)，所述的飞秒激光器(1)输出的激光光束经所述的透镜(2)聚焦后，通过所述的激光入射窗口(10)入射进所述的低温冷柜(3)，在该低温冷柜(3)中形成等离子体通道，即激光光丝，诱导激发水凝结以及沉降，最后通过所述的激光出射窗口(14)出射，并被光束收集装置(7)收集；

在所述的低温冷柜(3)的另二个相对的侧面上还设有粒径探测通口(16)、气溶胶进入通口(12)第一温湿度探测通口(11)和第二温湿度探测通口(15)，所述的水凝结观察窗口(13)、激光入射窗口(10)、激光出射窗口(14)均安装石英玻璃密封，所述的第一温湿度探测通口(11)、第二温湿度探测通口(15)均有保温塞子密封；

所述的温湿度探测装置(4)的第一温湿度探头(20)通过所述的第一湿度探测通口(11)进入所述的低温冷柜(3)，并固定于所述的样品收集台(19)上激光光丝附近，所述的温湿度探测装置(4)的第二温湿度探头(21)通过所述的第二温湿度探测通孔(15)进入所述的低温冷柜(3)，并固定于所述低温冷柜(3)内胆的边缘；

所述的气溶胶发生器(5)通过所述的气溶胶进入通孔(12)对所述的低温冷柜(3)的内胆进行加湿；

所述的扫描电迁移率颗粒物粒径谱仪(6)通过所述的粒径探测通孔(16)对所述的低温冷柜(3)的内部产生颗粒的粒径数据进行探测；

所述的数码相机(17)通过所述的水凝结观察窗口(13)，观察内部的水凝结情况。

2.根据权利要求1所述的模拟飞秒激光与卷积云相互作用的实验装置，其特征在于所述的低温冷柜(3)由四周盘绕的冷凝管及高效风冷冷凝器制冷，其内部的的温度由所述的温控器(8)控制达到卷积云的温度条件。

3.根据权利要求1所述的模拟飞秒激光与卷积云相互作用的实验装置，其特征在于所述的低温冷柜(3)内部的湿度由气溶胶发生器(5)控制达到卷积云内部湿度范围。

4.权利要求1所述的模拟飞秒激光与卷积云相互作用的实验装置的操控方法，其特征在于该操控方法包括如下步骤：

①打开飞秒激光器(1)，调节激光输出参数，调节所述的聚焦透镜(2)的位置，使飞秒激光在所述的低温冷柜(3)中的中心部分形成等离子体通道，即飞秒激光光丝，激光丝与模拟的卷积云相互作用，引起腔室内的云滴发生相变,诱导水汽凝结及沉降；

②设定所述低温冷柜(3)上的温度控制器(8)的温度，使低温冷柜(3)中的反应温度为卷积云内部温度；

③调节气溶胶发生器(5)的流量，使低温冷柜(3)中的湿度为卷积云内部湿度；

④利用数码相机(17)通过水凝结观察窗口(13)监测整个过程中的所述低温冷柜(3)内部状态；

⑤利用扫描电迁移率颗粒物粒径谱仪(6)实时监测所述低温冷柜(3)内产生的粒子粒径分布情况。