具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显 示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开 而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更 透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术 人员。

本发明提供了一种气溶胶粒子探测光学系统，如图1所示，所述气溶 胶粒子探测光学系统包括：

激光光源1，激光光源1用于发射激光束，所述激光束与气流中气溶胶 粒子作用产生散射光和荧光；

散射光探测单元，散射光探测单元用于检测散射光信号，以及根据散 射光信号得到两路散射光偏振散射信号并输出传送至信号处理单元；

荧光探测单元，荧光探测单元用于检测荧光信号，以及根据该荧光信 号得到两路荧光信号并输出至信号处理单元；

信号处理单元，信号处理单元同步接收散射光探测单元、荧光探测单 元的信号，根据粒子的两路荧光信号和两路偏振散射信号判定粒子性质。

光陷阱4，所述光陷阱4为单方向开口的空腔结构，腔体内径大于开口 直径，腔体内部均匀喷涂黑色光吸收材料；光陷阱4开口正对激光束，激 光束由光陷阱4开口进入其腔体内部，并被光陷阱4腔体吸收。

本发明中，被测气溶胶粒子由气流驱动设备产生气流，由气流带动气 溶胶粒子流向本发明的检测光路中。本发明中，气流方向即为气溶胶粒子 运动方向。如图1，气溶胶粒子探测光学系统各部件处于同一平面，气流方 向垂直于该平面，即气溶胶粒子运动方向为垂直纸面方向。图1中，被测 气溶胶粒子5流动时，恰好被激光束照射，产生荧光和散射光。

本发明中，激光光源1、被测气溶胶粒子和光陷阱布置在一条直线上， 荧光探测单元包括反射镜、聚光透镜、分光片、荧光滤光片和光电探测器， 可以探测两个不同波长的荧光；散射光探测单元包括聚光透镜、偏振镜和 光电探测器，可以同时探测两个不同偏振方向的散射光强度。荧光探测器 和散射光探测器与信号处理单元连接，由信号处理单元完成光电信号采集 和处理。

所述激光光源1为连续型激光源，发射光为线偏振光，波长小于410nm； 激光束传播方向与气流方向垂直相交；激光束与气流相交处，激光束截面 为一字线形，激光束厚度小于50μm，优选的，激光束厚度小于30μm； 激光束宽度为气流直径1.2-1.4倍，从而保证气溶胶粒子能够可靠的被激光 束照射激发。激光能量密度尽量大。

所述散射光探测单元包括第一聚光透镜21、第二聚光透镜22、第一偏 振镜23、第二偏振镜24、第一光电探测器25和第二光电探测器26。

所述第一聚光透镜21、第二聚光透镜22用于分别对经过的散射光聚光 至第一光电探测器25、第二光电探测器26。

所述第一聚光透镜21、第二聚光透镜22处于激光光源1与被测气溶胶 粒子连线延长线方向，与激光束对称倾斜放置；所述第一聚光透镜21、第 二聚光透镜22的光轴与激光束夹角为15°-30°；即所探测散射光为前向 散射光，前向散射光对于粒径分辨能力更好。

所述第一光电探测器25位于第一聚光透镜21的聚焦焦点上；所述第 二光电探测器26位于第二聚光透镜22的聚焦焦点上；所述第一偏振镜23 设置在第一聚光透镜21与第一光电探测器25之间；所述第二偏振镜24设 置在第二聚光透镜22与第二光电探测器26之间。

当激光束与气流中待测气溶胶粒子作用产生散射光后，部分散射光由 第一聚光透镜21聚焦后，经由第一偏振镜23进入第一光电探测器25；部 分散射光由第二聚光透镜22聚焦后，经由第二偏振镜24进入第二光电探 测器26。第一光电探测器25、第二光电探测器26用于分别接收过滤后的 散射光并输出散射光偏振散射信号至信号处理单元；第一光电探测器25和 第二光电探测器26分别输出偏振散射信号至信号处理单元。

所述第一偏振镜23、第二偏振镜24用于分别对经过的散射光过滤。所 述第一偏振镜23的偏振方向与激光束的偏振方向平行，第二偏振镜24的 偏振方向与激光束的偏振方向垂直；或所述第一偏振镜23的偏振方向与激 光束的偏振方向垂直，第二偏振镜24的偏振方向与激光束的偏振方向平行。 即所述第一偏振镜23对经过的散射光过滤后得到平行偏振散射光，第二偏 振镜24对经过的散射光过滤后得到垂直偏振散射光；或所述第一偏振镜23 对经过的散射光过滤后得到垂直偏振散射光，第二偏振镜24对经过的散射 光过滤后得到平行偏振散射光。

因此，第一光电探测器25测得的为粒子产生的平行偏振散射光，第二 光电探测器26测得的为粒子产生的垂直偏振散射光；或第一光电探测器25 测得的为粒子产生的垂直偏振散射光，第二光电探测器26测得的为粒子产 生的平行偏振散射光。

荧光探测单元包括反射镜31、第三聚光透镜32、分光片33、第一荧光 滤光片34、第二荧光滤光片35、第四聚光透镜36、第五聚光透镜37、第 三光电探测器38和第四光电探测器39。

所述反射镜31用于反射荧光，为球面反射镜，球心位于激光束与气流 交汇处；反射镜31主轴方向与激光束垂直；当激光束与气流中气溶胶粒子 作用产生荧光后，其反射方向为荧光入射方向。

所述第三聚光透镜32用于对经过的荧光折射为平行荧光光束；其主轴 方向与反射镜31主轴方向重合。所述第三聚光透镜32的光轴与反射镜31 光轴重合。反射镜31与第三聚光透镜32相结合，能够使光束准直。

当激光束与气流中气溶胶粒子作用产生荧光，荧光向四处发散，其向 反射镜31方向的荧光被反射镜31反射，反射的荧光原路返回，经过反射 镜31球心；其向第三聚光透镜32方向的荧光与被反射的荧光经过第三聚 光透镜32，折射为平行荧光光束。

所述分光片33为二向色分光片，位于第三聚光透镜32的折射光路上， 用于对经过的荧光光束按波长进行透射/反射；所述分光片33中心波长 490-510nm。所述分光片33与荧光光束夹角为45度。

所述第一荧光滤光片34、第二荧光滤光片35分别用于对经过的荧光光 束过滤；第五聚光透镜37、第四聚光透镜36分别对经过的过滤后的荧光光 束聚光至第四光电探测器39、第三光电探测器38。

所述第二荧光滤光片35、第四聚光透镜36位于所述分光片33的透射 光路上；所述第一荧光滤光片34、第五聚光透镜37位于所述分光片33的 反射光路上。

所述第三光电探测器38和第四光电探测器39分别接收过滤后的荧光 并输出荧光信号至信号处理单元；所述第四光电探测器39位于第五聚光透 镜37的聚焦焦点上；所述第三光电探测器38位于第四聚光透镜36的聚焦 焦点上。

本发明中分光片33为一种镀膜镜片，使用不同的镀膜的镜片效果不同， 有的可以对超过某一波长的光进行透射，小于某一波长的光进行反射；有 的正好相反，对超过某一波长的光进行反射，小于某一波长的光进行透射。

实施例一，荧光光束中波长大于510nm的光由分光片33透射，再经过 第二荧光滤光片35和第四聚光透镜36汇聚到第三光电探测器38；荧光中 波长小于510nm的光由分光片33反射，再经过荧光滤光片第一荧光滤光片 34和第五聚光透镜37汇聚到第四光电探测器39中；此时，所述第二荧光 滤光片35用于过滤波长小于510nm的光；所述第一荧光滤光片34用于滤 除波长大于510nm的光，或滤除波长小于450nm的光。

实施例二，荧光光束中波长小于510nm的光由分光片33透射，再经过 第二荧光滤光片35和第四聚光透镜36汇聚到第三光电探测器38；荧光中 波长大于510nm的光由分光片33反射，再经过荧光滤光片第一荧光滤光片 34和第五聚光透镜37汇聚到第四光电探测器39中；此时，所述第二荧光 滤光片35滤除波长大于510nm或波长小于450nm的光；所述第一荧光滤 光片34滤除波长小于510nm的光。

信号处理单元同步接收第一光电探测器25、第二光电探测器26、第三 光电探测器38和第四光电探测器39的信号，根据粒子的两路荧光信号和 两路偏振散射信号判定气溶胶粒子性质。

本发明中，信号处理单元也能够接收第一光电探测器25、第二光电探 测器26、第三光电探测器38、第四光电探测器39中部分信号，对气溶胶 粒子性质进行判定。由于只接收部分信号，这种判定准确率较低。

信号处理单元可以通过数据库对气溶胶粒子进行离线检测，也可以通 过在线数据、大数据等方式对气溶胶粒子进行在线检测，可以明显提升对 生物粒子识别的准确率。

本发明所设计的一种气溶胶粒子探测光学系统，为单粒子多参数同步 探测的光学系统，可以同时探测单个气溶胶粒子的二个方向的偏振散射光 和二个不同波长的荧光，通过粒子的偏振散射信号和两个波长的荧光信号 进行生物粒子的在线检测，可以明显提升对生物粒子识别的准确率。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技 术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之 内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范 围之内。