(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210812550.8 (22)申请日 2022.07.11 (71)申请人 浙江大学 地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘 路866号 (72)发明人 王志彬　裴祥宇　陈粤玲　徐正宁　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 邱启旺 (51)Int.Cl. G01N 21/65(2006.01) G01N 21/49(2006.01) G01N 21/41(2006.01) G01N 21/01(2006.01) G01N 15/02(2006.01)G01N 13/02(2006.01) G01N 11/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于双相机多光阱光镊的气溶胶化学 反应装置 (57)摘要 本发明具体提供了一种基于双相机多光阱 光镊的气溶胶化学反应装置。 包括多光阱光镊产 生装置、 信号采集装置、 反应腔、 用于检测反应腔 温湿度的温湿度传感器及气路系统。 信号采集装 置包括照明光光源、 光谱仪和光电二极管、 第一 相机与第二相机； 本发明能够产生单个或多个光 阱实现对单个或多个液滴的稳定捕获， 信号采集 装置能够收集拉曼散射信号、 弹性散射信号并同 时采集被捕获液滴底面和侧面的图像。 反应腔及 气路系统能够调控液滴环境条件如相对湿度、 反 应气体浓度等。 利用本发明可以对气溶胶化学反 应过程中液滴的相态、 形貌、 粒径、 折射率、 官能 团信息等理化性质进行探究。 同时， 对多个被捕 获液滴的操纵， 可以用于测量液滴的粘度与表面 张力。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 115112632 A 2022.09.27 CN 115112632 A 1.一种基于双相机多光阱光镊的气溶胶化学反应装置， 其特征在于， 该系统包括光镊 产生装置、 信号采集装置、 反应腔、 用于检测反应腔内温湿度的温湿度传感器、 气路系统； 其 中， 所述气路系统包括液滴产生气路、 用于调控液滴环境相对湿度的湿度控制气路、 臭氧产 生气路、 有机气溶胶产生气路和尾气气路； 所述信号采集装置包括照明光光源、 光谱仪、 光 电二极管、 第一相机与第二相机； 所述反应腔包括上下排布、 中间以一隔板相隔密封的上腔 室与下腔室， 所述上腔室顶部设有第一透明窗口， 用于接收照明光光源的输出光； 上腔室的 侧壁设有两个进气口， 分别与湿度控制气路、 臭氧产生气路连接； 所述下腔室底部 设有第二 透明窗口， 用于接 收光镊产生装置的输出光、 输出照明光光源的输出光照射液滴后的光和 光镊产生装置的输出光在液滴上产生的拉曼散射信号和弹性散射信号； 照明光光源的输出 光照射液滴后的光进入第一相 机， 拉曼散射信号送入光谱仪检测， 弹性散射信号送入光电 二极管检测； 所述下腔室侧 壁设有第三透明窗口和第四透明窗口， 其中第三透明窗口外设 置第二相机； 第四透明窗口用于接收紫外光； 下腔室侧壁还设有两个进气口和一个出气口， 两个进气口分别与液滴产生气路、 有机气溶胶产生气路连接， 出气口与尾气气路连接； 所述 隔板中心为透明材质， 四周设有 若干孔。 2.根据权利要求1所述的装置， 其特征在于， 所述液滴产生气路包括依次连接的压缩空 气源和雾化器； 所述湿度控制 气路包括压缩空气源和洗气瓶， 其中压缩空气源的出口与洗气瓶进口连 接， 压缩空气源的出 口与洗气瓶出 口之间设有旁路， 通过调节压缩空气源进入洗气瓶与旁 路的流量控制湿度； 所述臭氧产生气路包括依次连接的压缩空气源和臭 氧发生器； 所述有机气溶胶产生气路包括依次连接的压缩空气源和装有挥发性有机物液体的挥 发性有机物容器。 3.根据权利要求1所述的装置， 其特征在于， 所述液滴产生气路、 湿度控制 气路、 臭氧产 生气路、 有机气溶胶产生气路上均设有质量 流量控制器。 4.根据权利要求1所述的装置， 其特征在于， 液滴产生气路、 用于调控液滴环境相对湿 度的湿度控制气路、 臭氧产生气路、 有机气溶胶产生气路中的压缩空气源为同一压缩空气 源。 5.根据权利要求1所述的装置， 其特 征在于， 所述尾气 气路包括 一排气扇。 6.根据权利要求1所述的装置， 其特征在于， 所述光镊产生装置包括沿光路传播依次设 置的激光器、 光隔离器、 第一凸透镜、 第二凸透镜、 第三凸透镜、 空间光调制器、 第四凸透镜 和油浸物镜； 其中所述激光器用于产生高斯激光束， 所述光隔离器用于消除回程光束对激 光器的影响， 第一凸透镜和第二凸透镜用于扩束准直激光束， 第三凸透镜用于聚焦激光束； 空间光调制器用于将一束激光束调制成多束激光； 第四凸透镜用于扩束被调制的激光， 最 后扩束的激光经油浸物镜汇聚通过第四窗口进入下腔室。 7.根据权利要求6所述的装置， 其特征在于， 所述第 二凸透镜与第 三凸透镜之间设有第 一反射镜， 第四凸透 镜和油浸物镜之间依次设有第二反射镜、 第一分光镜和第四反射镜 。 8.根据权利要求7所述的装置， 其特征在于， 还包括第二分光镜和低通滤波片， 照明光 光源的输出光照射液滴后的光通过油浸物镜、 第四反射镜反射、 通过第一分光镜、 并由第二 分光镜反射后通过低通滤波片进入第一相机 。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115112632 A 29.根据权利要求8所述的装置， 其特征在于， 还包括第三分光镜和陷波滤波片， 拉曼散 射信号通过油浸物镜、 第四反射镜反射、 通过第一分光镜、 第二分光镜并由第三分光镜反射 后通过陷波滤波片进入光谱仪 。 10.根据权利要求9所述的装置， 其特征在于， 还包括中性密度滤波片， 弹性散射信号通 过油浸物镜、 第四反射镜反射、 通过第一分光镜、 第二分光镜、 第三分光镜后经第三反射镜 反射后通过中性密度滤波片进入光电二极管。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115112632 A 3