[发明专利]一种基于拉曼光谱连续检测空气颗粒物的装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于拉曼光谱连续检测空气颗粒物的装置及方法，先通过射流喷管和撞击式颗粒物采样器将环境中的颗粒物喷射到a面，当a面达到设定时间后，将收集块转动，此时使b面正对撞击式颗粒物采样器，a面正对光纤探头，进而光纤探头对a面上的颗粒物照射激光并进行拉曼光谱采集，并反馈给计算机，从而获得a面上颗粒物的成分及浓度；同时b面能继续收集通过射流喷管和撞击式颗粒物采样器进入的颗粒物，接着达到设定时间后，重复上面翻转过程，c面正对撞击式颗粒物采样器、b面正对光纤探头，a面通过刷洗轮刷洗，去除其表面的颗粒物，颗粒物随着气流从气溶胶排除通道排出；如此重复循环，不仅能准确的获得实时数据，而且能长时间的连续监测。

技术领域

本发明涉及一种基于拉曼光谱连续检测空气颗粒物的装置及方法，属于拉曼光谱分析技术领域。

背景技术

随着工业和经济的快速发展以及人口数量的剧增，大气污染成为当今世界面临的主要污染之一,其主要来自于工业生产、机动车尾气、采矿、锅炉燃煤和汽车轮胎磨损产生的大量有害气体和粉尘等。大气污染物主要附着在PM2.5和PM10颗粒上,PM2.5和PM10指的是空气动力学当量直径小于等于2.5微米的可入肺颗粒物和10微米的可吸入颗粒物，这些颗粒物具有较强的吸附能力,是多种污染物的“载体”和“催化剂”,可以在大气中长时间的停留和远距离传输。大气污染物在自然的大气环境中难以降解,能在动植物体内长期积累,并通过食物链逐步富集,浓度能成几十上百甚至成万倍的增加,最终进入人体并沉积于肺部,直接参与血液循环,对人体的危害程度巨大。

目前检测大气气溶胶成分的通常做法是：先在现场采集大气气溶胶样品，然后送到相关的实验室进行样品的预处理，再用原子吸收光谱法(AAS)、电感耦合等离子体光谱(ICP-AES)或原子荧光光谱法(AFS)等进行测量。这些分析方法都需要进行样品的采集、制备、分析等一系列过程，通常数小时甚至数天之后才能得到检测结果。而且这种间隔采样的方法只能反映较短时间段内的大气中的成分。使检测结果偏离实际样本状况而产生一定的误差。

拉曼光谱技术是一种基于拉曼效应的有效的检测分析手段。拉曼效应是指一定频率的激光照射到样品表面时，物质中的分子吸收了部分能量，发生不同方式和程度的振动，然后散射出另外频率的光。频率的变化决定于散射物质的特性，不同原子团振动的方式是唯一的。因此可以产生特定频率的散射光,其光谱就称为“指纹光谱”。可以照此原理鉴别出物质的分子种类。自1928年印度科学家拉曼发现拉曼现象以来,经过几十年来科学家共同的努力。拉曼光谱技术得到了极大的发展。基于拉曼光谱技术的应用领域越来越广泛。具有很大的实际应用价值。拉曼光谱技术可用于表征大气气溶胶。但是，目前通过拉曼光谱直接在现场对大气颗粒物成分进行分析是本行业的研究方向之一。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于拉曼光谱连续检测空气颗粒物的装置及方法，能对当前环境颗粒物成分及浓度进行实时连续监测，不仅能准确的获得实时数据，而且能长时间的连续监测。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于拉曼光谱连续检测空气颗粒物的装置，包括顶盖、筒体、底座、射流喷管、撞击式颗粒物采样器、翻转连杆、传动连杆、拉曼光谱仪和计算机；

所述筒体固定在底座上，顶盖固定在筒体上端，筒体、顶盖和底座围成内部空间；撞击式颗粒物采样器处于内部空间内、并固定在顶盖下部；射流喷管与顶盖固定在一起，撞击式颗粒物采样器与射流喷管的一端连通，射流喷管另一端设有气溶胶入口；气溶胶入口与外界连通；