CN111426610A - 颗粒物粒径测量系统和质谱仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种颗粒物粒径测量系统的质谱仪。该颗粒物粒径测量系统包括激光产生机构、真空腔和散射光收集机构。其中，所述激光产生机构用于产生两束平行的激光，并将所述激光导入至所述真空腔内。在所述真空腔内，待测颗粒物飞过该两束平行的激光并产生散射光。散射光收集机构采用前端收集组件、光纤组件以及光电探测组件，可以有效缩短两测径激光束之间的距离，减少粒子飞过两激光束时发生的赶超现象，提高颗粒物测量的准确性。而通过减小两测径激光束之间的距离，可以降低测量过程中由于粒子束发散引起的影响，有利于提高粒子的检测效率。

Description

颗粒物粒径测量系统和质谱仪

技术领域

本发明涉及质谱检测技术领域，尤其是涉及一种颗粒物粒径测量系统和质谱仪。

背景技术

大气气溶胶对环境以及人体健康有着巨大的影响，因此越来越受到重视。由于大气气溶胶的来源、演变较为复杂，深入研究其来源、理化性质以及演变的机理相对困难。单颗粒气溶胶质谱仪作为一种新型的气溶胶分析仪器，能够从单个颗粒层面上测量颗粒尺寸大小和化学组成，对于研究大气气溶胶中颗粒物的种类、混合状态、来源以及演变过程意义重大。

单颗粒气溶胶质谱仪一般由进样系统、真空系统、激光测径系统、电离系统、质量分析器、电控系统以及软件分析系统等组成。仪器正常工作时，待测样品首先经过进样系统，将样品中的气溶胶颗粒物汇聚成颗粒束，并且不同粒径大小的颗粒具有不同的速度，随着粒径的增大其速度越小。汇聚好的颗粒束经过多级真空系统后，被激光测径系统检测，并通过计算得到颗粒物的粒径以及速度等信息，同时记录下颗粒物经过测径系统时产生脉冲触发信号的时刻T1。根据以上信息，计算得到电离激光器的触发出光的T2时刻，使离子飞到电离激光电离位置的同时电离系统运行，将颗粒物电离，电离后的带电粒子在质量分析器内被分析，得到颗粒的组成成分信息。

由单颗粒气溶胶质谱仪的工作原理可知，激光测径系统是单颗粒气溶胶质谱仪的重要组成部分。激光测径系统根据粒子飞过两束间隔一定距离的激光束的时间间隔，计算得到颗粒物的飞行速度、粒子空气动力学直径等信息，并为电离系统提供触发时序信号，而对颗粒物的判断检测主要原理是将通过颗粒物飞过激光光束后产生的散射光信号转化成脉冲电信号，再根据脉冲信号的强度大小来对颗粒物进行判断。因此，颗粒物散射光的收集装置对激光测径系统具有很重要的影响。传统的散射光收集采用的主要收集方式有椭球镜收集方式、平面透镜或者平面透镜组合的收集方式以及光线组收集方式。

其中，椭球镜收集散射光主要是利用椭球镜的特性进行收集：光线经过椭球镜的一个焦点后，经壁面反射经过椭球镜的另外一个焦点，利用该特性，将椭球镜的一个焦点设计在颗粒物的飞行轨迹与测径激光束的焦点上，另外一个焦点设计在光电倍增管(PMT)的接收面上，颗粒物飞过椭球镜的一个焦点并同时穿过激光光束产生散射光，散射光经过椭球镜壁面的反射最终被PMT接收到，然后PMT将接收到的散射光信号转变成电信号，完成颗粒物散射光的收集和检测。

平面透镜或平面透镜组合的方式收集散射光是利用凸透镜的对光线的聚焦原理：在凸透镜的一个焦点上发出的发散光，经过凸透镜后会变成一组平行光线，这一组平行光线经过凸透镜后会在透镜的主光轴上聚焦成一点，根据光线穿过平面透镜后变成平行光或汇聚光的特性，合理布置透镜的位置，将透镜一侧的焦点设计在颗粒物的飞行轨迹与测径激光束的交点上，另一侧的焦点设计在PMT的接收面上，颗粒物飞过透镜一侧的焦点并同时穿过激光光束产生散射光，散射光经过透镜聚焦或透镜组准直聚焦后，被PMT接收到，然后PMT将接收到的散射光信号转变成电信号，完成颗粒物散射光的收集以及检测。

光纤组收集散射光的方式是利用在光纤的数值孔径内的光线能够入射进入到光纤内部，光线在光纤内部经过反射由一端的端面传输到另一端，PMT安装在光纤的另一个端面接收光纤传过来的散射光，并将接收到的散射光信号转变成电信号，完成颗粒物散射光的收集以及检测。

然而，传统的颗粒物粒径测量系统普遍存在着测径准确性和效率偏低的问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够提高测径准确性，并提高检测效果的颗粒物粒径测量系统及含有该颗粒物粒径测量系统的质谱仪。

一种颗粒物粒径测量系统，包括激光产生机构、真空腔和散射光收集机构；

所述激光产生机构用于产生两束平行的激光，并将所述激光导入至所述真空腔内；

在所述真空腔内，待测颗粒物飞过该两束平行的激光并产生散射光；

所述散射光收集机构包括前端收集组件、光纤组件以及光电探测组件，所述前端收集组件用于收集并汇聚所述散射光，所述光纤组件用于传导所述前端收集组件汇聚的散射光，所述光电探测组件与所述光纤组件对应，所述光电探测组件用于接收所述光纤组件传导的光束，并将所述光束的光信号转化成电脉冲信号。

在其中一个实施例中，所述激光产生机构包括激光器以及分光装置，所述激光器产生的激光经由所述分光装置分成两束平行的激光束后射入所述真空腔。

在其中一个实施例中，所述激光产生机构还包括反射装置、基板、第一固定板以及第二固定板，所述激光器设在所述基板上，且所述激光器能够相对于所述基板移动；和/或

所述分光装置设在所述第一固定板上，所述分光装置包括分光半反射镜、分光全反射镜、第一分光反射镜架以及第二分光反射镜架，所述分光半反射镜与所述分光全反射镜分别设在所述第一分光反射镜架和所述第二分光反射镜架上，所述分光半反射镜将所述激光器发出的一束激光分成两束光，其中透过所述分光半反射镜的为第一光束，经过所述分光半反射镜反射到所述分光全反射镜的为第二光束，经所述分光全反射镜反射的光为第三光束，所述第一光束平行于所述第三光束；和/或

所述反射装置设在所述第二固定板上，所述反射装置包括第一真空反射镜、第二真空反射镜、第一真空反射镜架以及第二真空反射镜架；所述第一真空反射镜和所述第二真空反射镜分别设在所述第一真空反射镜架与所述第二真空反射镜架上；

所述第一光束与所述第三光束分别经过所述第一真空反射镜与所述第二真空反射镜反射后射入所述真空腔。

在其中一个实施例中，所述第一真空反射镜架和所述第二真空反射镜架通过所述第二固定板固定，所述第二固定板设有两个孔，分别为第一孔和第二孔，且所述第一孔和所述第二孔分别与所述第一真空反射镜和所述第二真空反射镜相对应，所述第一光束通过所述第一孔到达所述第一真空反射镜；所述第三光束通过所述第二孔到达所述第二真空反射镜；和/或

所述分光半反射镜与所述分光全反射镜设在所述第一固定板上，且所述激光器发出的激光束的传导方向与所述分光半反射镜的和所述第一真空反射镜的中心连线重合，所述分光半反射镜与所述第一真空反射镜的中心连线平行于所述分光全反射镜与所述第二真空反射镜的中心连线。

在其中一个实施例中，所述前端收集组件包括凸透镜和凸透镜固定件；所述凸透镜设在所述凸透镜固定件上，所述散射光经所述凸透镜收集后成为汇聚光束。

在其中一个实施例中，所述凸透镜固定件为中空的柱状结构，所述散射光能够穿过所述凸透镜固定件；

所述光纤组件包括第一固定座、单根光纤以及光纤耦合器，所述单根光纤的两端设有连接头，所述单根光纤的一端的所述连接头连接所述光纤耦合器，另一端的所述连接头连接所述第一固定座，所述第一固定座与所述凸透镜固定件螺纹连接。

在其中一个实施例中，所述第一固定座上设有调节件，所述调节件与所述第一固定座螺纹连接，所述第一固定座的一端与所述凸透镜固定件螺纹连接，另一端与所述单根光纤上的所述连接头螺纹连接。

在其中一个实施例中，所述光电探测组件包括第二固定座、光纤耦合器转接件以及光电探测件；所述第二固定座设在所述真空腔上，所述光纤耦合器穿过所述第二固定座和所述真空腔与所述光纤耦合器转接件的一侧连接，所述光纤耦合器转接件的另一侧与所述光电探测件连接；所述汇聚光束穿过所述光纤耦合器和所述光纤耦合器转接件，由光电探测件接收。

在其中一个实施例中，所述第二固定座上设有保护筒，所述保护筒包括保护筒体和保护筒盖，所述保护筒盖与所述保护筒体连接以用于保护所述内部的所述光纤耦合器转接件和所述光电探测件。

一种质谱仪，包括上述任一实施例所述的颗粒物粒径测量系统。

研究发现，利用传统的椭球镜收集散射光时其外形尺寸较大，导致两个散射光收集机构之间的间隔较大，由于样品经过进样系统后，样品中小粒径的颗粒物速度快，大粒径的颗粒物速度慢，所以当待测样品颗粒物的浓度高时，粒子经过测径系统容易发生粒子赶超，影响激光测径的准确性。不仅如此，由于被测样品颗粒物经过空气动力学透镜聚焦后，粒子从空气动力学透镜末端飞出时存在一定的发散，粒子飞行距离越远，发散现象越明显，因此，当两个椭球镜的布置间隔比较大时，会引起粒子通过第一束测径激光后不一定能通过第二束激光，造成激光测径效率的下降。进一步研究发现，当利用平面透镜或平面透镜组合的形式来收集颗粒物散射光时，该形式的光电探测结构安装位置固定，造成仪器的结构设计不灵活，仪器的安装以及升级不方便。并且采用多根光纤组合收集散射光时，由于光纤有一定的数值孔径限制，造成散射光的收集效率较低，同时光纤数量过多，造成光纤的弯曲、排布困难，会对结构设计带来一定的困难和限制。

上述颗粒物粒径测量系统的散射光收集机构采用前端收集组件、光纤组件以及光电探测组件，可以有效缩短两测径激光束之间的距离，减少粒子飞过两激光束时发生的赶超现象，提高颗粒物测量的准确性。而通过减小两测径激光束之间的距离，可以降低测量过程中由于粒子束发散引起的影响，有利于提高粒子的检测效率。

进一步，散射光收集机构采用透镜跟单根光纤组合使用的结构形式，其收集效率优于多根光线的收集效率，并且单根光纤的柔性大于多根光纤，可以弯曲，因此可以根据需求灵活的安装、排布光电探测组件的位置，易于散射光收集机构的合理排布和安装，有利于降低整个颗粒物粒径测量系统的尺寸，使各机构之间的结构更加紧凑，减少空间占用。

上述质谱仪包括上述颗粒物粒径测量系统，其能够对颗粒物的粒径进行准确的分析，检测效率较高，内部的结构更合理，同时散射光收集机构在质谱仪中的安装和升级也更为方便。

附图说明

图1为本发明一实施例的颗粒物粒径测量系统的模块结构示意图；

图2为图1中激光产生机构的主视图；

图3为图1中激光产生机构的俯视图；

图4为图1中激光产生机构的正视图；

图5为图1中散射光收集机构的结构示意图；

图6为图5中前端收集组件和光纤组件的截面示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”、“安装于”、“设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明一实施例提供了一种颗粒物粒径测量系统1，其包括激光产生机构10、真空腔20和散射光收集机构30。其中，激光产生机构10用于产生两束平行的激光，并将激光导入至真空腔20内。在真空腔20内，待测颗粒物飞过该两束平行的激光并产生散射光。散射光收集机构30用于收集由待测颗粒物产生的散射光，并将光信号转换成电脉冲信号以对待测颗粒物的粒径进行测算。

请结合图2、图3和图4，激光产生机构10包括激光器110、分光装置120以及反射装置130。

激光器110设在基板140上。具体的，激光器110与基板140通过调节件连接，可以通过调节调节件使激光器110相对于基板140移动。调节件可以是但不限于螺栓结构等。

分光装置120设在第一固定板121上。分光装置120用于将激光器110发出的一束激光均匀的分成两束平行的激光。

反射装置130设在第二固定板132上，用于将分光装置120分成的两束平行的激光反射入真空腔20中。通过设置反射装置130可以根据需要合理设置激光器110、分光装置120的位置。可理解，在其他实施例中，该激光产生机构10也可以没有该反射装置130，相应地，分光装置120产生的两束平行的激光可直接射入真空腔20中。

在图示的具体示例中，分光装置120包括分光半反射镜124、分光全反射镜125、第一分光反射镜架122以及第二分光反射镜架123。分光半反射镜124与分光全反射镜125分别设在第一分光反射镜架122以及第二分光反射镜架123上。分光半反射镜124用于将激光器110发出的激光分成均匀的两束光，其中透过分光半反射镜124的光为第一光束191，经过分光半反射镜124反射到分光全反射镜125的光为第二光束，经分光全反射镜125反射的光为第三光束193。第一光束191平行于第三光束193。

反射装置130包括真空反射镜(图中未示出)以及真空反射镜架。真空反射镜设在真空反射镜架中。具体的，真空反射镜有两个，分别为第一真空反射镜和第二真空反射镜，相对应的，真空反射镜架有两个，分别为第一真空反射镜架133与第二真空反射镜架134。真空反射镜架可以但不限于是直角镜架，第一真空反射镜和第二真空反射镜分别设在第一真空反射镜架133与第二真空反射镜架134上。优选的，第一真空反射镜的中心与第二真空反射镜中心之间的距离等于分光半反射镜124中心与分光全反射镜125中心之间的距离。

第一真空反射镜架133和第二真空反射镜架134通过第二固定板132固定在一起。具体的，第二固定板132设有两个孔，分别为第一孔和第二孔，且第一孔和第二孔分别与第一真空反射镜和第二真空反射镜相对应设置。激光器110发射的一束激光经分光装置120分成的两束均匀的光束通过第一孔和第二孔进入反射装置130，经过反射装置130反射后的两书平行的光束最终进入真空腔20内。

分光半反射镜124与分光全反射镜125通过第一分光反射镜架122与第二分光反射镜架123设在第一固定板121上。具体的，第一分光反射镜架122以及第二分光反射镜架123固定于第一固定板121，在第一分光反射镜架122和第二分光反射镜架123的两侧设有分光反射镜固定块126，通过调整分光反射镜固定块126可以调整第一分光反射镜架122和第二分光反射镜架123的偏转角度，使激光器110发出的激光可以与分光半反射镜124的中心和第一真空反射镜的中心重合。优选的，激光器110发射的激光与分光半反射镜124的中心以及第一真空反射镜的中心重合，且分光全反射镜125与第二真空反射镜的中心线平行于分光半反射镜124与第一真空反射镜的中心线。

在图示的具体示例中，激光器110发出一束激光，该束激光被分光半反射镜124均匀的分成两束光，分别为透过分光半反射镜124形成的第一光束191和经过分光半反射镜124反射后形成的第二光束。第一光束191会通过第二固定板132的第一孔到达第一真空反射镜，经第一真空反射镜反射后进入真空腔20。第二光束经过分光全反射镜125的反射后为第三光束193，第三光束193通过第二固定板132的第二孔到达第二真空反射镜，经第二真空反射镜的反射后进入真空腔20。

研究发现，传统的两光源双光束激光测径系统，由于两个激光器本身会存在一定的差异，在使用的过程中能量衰减幅度不同，会造成同一个粒子飞过两束激光后产生的散射光强度不同，从而导致激光测径系统测量的准确性和灵敏度较低。

基于此研究发现，上述用于激光产生机构10利用半反射和全反射的原理，将一激光器110发出的一束激光均匀的分成两束激光，从而避免了传统的两光源双光束激光测径系统中两个激光器能量衰减幅度不同，造成同一个粒子飞过两束激光后产生的散射光强度不同，影响激光测径系统的准确性和灵敏度的问题。

请结合图5和图6，散射光收集机构30包括前端收集组件310、光纤组件320以及光电探测组件330。前端收集组件310用于收集并汇聚散射光。光纤组件320用于传导前端收集组件310汇聚的散射光。光电探测组件330与光纤组件320对应，光电探测组件330用于接收光纤组件320传导的光束，并将光束的光信号转化成电脉冲信号。优选的，前端收集组件310、光纤组件320以及光电探测组件330依次连接。

具体的，前端收集组件310包括第一凸透镜313、第二凸透镜314、第一凸透镜固定件311、透光固定件315和第二凸透镜固定件312。第一凸透镜313和第二凸透镜314优选为一面为平面，一面为球面的凸透镜。第一凸透镜313和第二凸透镜314分别设在第一凸透镜固定件311和第二凸透镜固定件312上。第一凸透镜固定件311与第二凸透镜固定件312分别与透光固定件315的两端连接，且透光固定件315将第一凸透镜313和第二凸透镜314隔开。散射光经过第一凸透镜313后得到一束平行的光线，这一束平行的光线穿过透光固定件315到达第二凸透镜314，经过第二凸透镜314的汇聚成为汇聚光束。

具体的，第一凸透镜固定件311为中空的柱状结构。优选的，第一凸透镜固定件311为中空的圆柱体，第一凸透镜固定件311存在两种不同的内径，这两种内径的分布将第一凸透镜固定件311分成两部分。在第一凸透镜固定件311的一端内径小于第一凸透镜313的直径的部分为第一部分，另一端等于第一凸透镜313的直径的部分为第二部分。在组装前端收集组件310时，可以将第一凸透镜313从第一凸透镜固定件311内径等于第一凸透镜313的直径的一端放入，且球面朝向第一凸透镜固定件311内径小于第一凸透镜313直径的一端。同样的，第二凸透镜固定件312为中空的柱状结构，可以但不限于是中空的圆柱体结构。第二凸透镜固定件312的内径设置以及第二凸透镜314与第二凸透镜固定件312的位置关系和第一凸透镜313与第一凸透镜固定件311一致，不再赘述。

更具体的，第一凸透镜固定件311与透光固定件315可以但不限于是螺纹连接，同样的，第二凸透镜固定件312与透光固定件315可以但不限于是螺纹连接。优选的，透光固定件315为中空的柱状结构。更优选的，透光固定件315为中空圆柱状结构，用于通过散射光经过第一凸透镜313后得到一束平行的光线。其内径小于第一凸透镜313和第二凸透镜314的直径。透光固定件315的两端分别与第一凸透镜固定件311和第二凸透镜固定件312连接，并且透光固定件315的两端分别抵触第一凸透镜313和第二凸透镜314的平面一侧。透光固定件315的一端与第一凸透镜固定件311将第一凸透镜313固定，另一端与第二凸透镜固定件312将第二凸透镜314固定。

可理解，在其他的具体示例中，前端收集组件310也可以采用单透镜、或者两个以上透镜进行收集，优选为双透镜收集。

前端收集组件310起到收集散射光的作用，将粒子穿过激光器发出的光束产生的散射光收集起来，主要是利用透镜的将散射光转变成平行光束或者汇聚作用，便于光纤组件320的传导。

光纤组件320包括第一固定座321、单根光纤323以及光纤耦合器324。单根光纤323的两端都设有连接头。单根光纤323一端的连接头连接光纤耦合器324，另一端的连接头连接第一固定座321。第一固定座321还与第二凸透镜固定件314连接。汇聚光束穿过第一固定座321到达单根光纤323的端面，经单根光纤323传导后穿过光纤耦合器324。具体的，单根光纤323的两端设有的连接头为标准接连接头，例如SMA905接头。

进一步的，第一固定座321上设有调节件322，调节件322设在第一固定座321上，用于调节单根光纤323的端面与第二凸透镜314的距离。具体的，调节件322可以但不限于是调节螺母。更进一步的，调节件322与第一固定座321螺纹连接，第一固定座321的一端与第二凸透镜固定件314螺纹连接，另一端与单根光纤323上的连接头螺纹连接。

光电探测组件330包括第二固定座331、光纤耦合器转接件332以及光电探测件333。第二固定座331设在质谱仪的密封腔上，光纤耦合器324穿过第二固定座331和质谱仪的密封腔与光纤耦合器转接件332的一侧连接，光纤耦合器转接件332的另一侧与光电探测件333连接。汇聚光束穿过光纤耦合器324和光纤耦合器转接件332，由光电探测件333接收。

光纤耦合器转接件332一端与第二固定座331和光纤耦合器324依次连接，另一端连接光电探测件333。汇聚光束穿过光纤耦合器324和光纤耦合器转接件332后，从真空环境过渡到大气环境。

第二固定座331设在质谱仪的真空腔20上，且第二固定座331为中空结构，光纤耦合器324能够穿过质谱仪的真空腔20和第二固定座331与光电探测组件连接。光电探测组件330设在质谱仪的真空腔20上。第二固定座331上设有保护筒340，保护筒340包括保护筒体341和保护筒盖342。保护筒体341设在第二固定座331上，保护筒盖342与保护筒体341连接。光纤耦合器转接件332和光电探测件333位于保护筒盖342内。具体的，保护筒体341直径的大小与保护筒盖342的大小相当，使保护筒盖342能够将保护筒体341的开口封闭。保护筒体341和保护筒盖342连接，形成一个相对封闭的环境，对保护筒340内的光纤耦合器转接件332和光电探测件333起到保护的作用。光电探测件333可以但不限于是光电倍增管，例如，可以是雪崩光电二极管(APD)。

散射光收集机构100采用前端收集组件310、光纤组件320以及光电探测组件330，可以有效缩短两束测径激光束之间的距离，减少粒子飞过两束激光时发生的赶超现象，提高颗粒物测量的准确性。同时，两测径激光束之间距离的减少，可降低测量过程中由于粒子束发散引起的影响，提高粒子的检测效率。

进一步，本发明还提供了一种质谱仪，其包括上述颗粒物粒径测量系统1。

如图2所示，分光装置120设在第一固定板121上。优选的，第一固定板121设在基板140上，且第一固定板121能够相对于基板140进行平移，便于调节激光器110发出的激光与分光装置120中分光半反射镜124的中心和第一真空反射镜中心的重合。

进一步的，基板140设在底座150上。基板140与底座150连接，且基板140与底座150之间的距离能够调节。例如，可以通过设置调节件，使基板140与底座150之间的距离能够调节。该调节件可以但不限于是顶丝螺栓。激光发出的一束光经过分光装置120后变成两束光，需要经过反射装置130的反射，因此固定支架131可以在不影响光束的反射装置131的一侧对反射装置131进行固定，以不影响经过反射装置131反射的光束进入真空腔20。

更进一步的，如图3所示，底座150上设有光路调节块160，光路调节块160通过调节件连接基板140，基板140能够相对于底座150移动。优选的，光路调节块160固定于底座150上，与基板140通过调节件连接，通过调节件使基板140能够相对于底座150进行平移，调节件可以但不限于是螺栓。优选的，分光装置120也设在基板140上，这样可以通过光路调节块160将分光装置以及激光器110作为一个整体进行调节，以便于与反射装置130相对应，便于质谱仪日常使用的调节。同时也方便安装，无需在安装时就与反射装置130严格对应。

上述质谱仪激光产生机构10中只需要一个激光器110，降低了激光产生机构10在质谱仪中的占用空间，使仪器结构更紧凑，同时也降低了成本，且在使用过程中只需要调试一套光路，安装和调试都较为方便。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种颗粒物粒径测量系统，其特征在于，包括激光产生机构、真空腔和散射光收集机构；

所述激光产生机构用于产生两束平行的激光，并将所述激光导入至所述真空腔内；

在所述真空腔内，待测颗粒物飞过该两束平行的激光并产生散射光；

所述散射光收集机构包括前端收集组件、光纤组件以及光电探测组件，所述前端收集组件用于收集并汇聚所述散射光，所述光纤组件用于传导所述前端收集组件汇聚的散射光，所述光电探测组件与所述光纤组件对应，所述光电探测组件用于接收所述光纤组件传导的光束，并将所述光束的光信号转化成电脉冲信号。

2.如权利要求1所述的颗粒物粒径测量系统，其特征在于，所述激光产生机构包括激光器以及分光装置，所述激光器产生的激光经由所述分光装置分成两束平行的激光束后射入所述真空腔。

3.如权利要求2所述的颗粒物粒径测量系统，其特征在于，所述激光产生机构还包括反射装置、基板、第一固定板以及第二固定板，所述激光器设在所述基板上，且所述激光器能够相对于所述基板移动；和/或

所述分光装置设在所述第一固定板上，所述分光装置包括分光半反射镜、分光全反射镜、第一分光反射镜架以及第二分光反射镜架，所述分光半反射镜与所述分光全反射镜分别设在所述第一分光反射镜架和所述第二分光反射镜架上，所述分光半反射镜将所述激光器发出的一束激光分成两束光，其中透过所述分光半反射镜的为第一光束，经过所述分光半反射镜反射到所述分光全反射镜的为第二光束，经所述分光全反射镜反射的光为第三光束，所述第一光束平行于所述第三光束；和/或

所述反射装置设在所述第二固定板上，所述反射装置包括第一真空反射镜、第二真空反射镜、第一真空反射镜架以及第二真空反射镜架；所述第一真空反射镜和所述第二真空反射镜分别设在所述第一真空反射镜架与所述第二真空反射镜架上；

所述第一光束与所述第三光束分别经过所述第一真空反射镜与所述第二真空反射镜反射后射入所述真空腔。

4.如权利要求3所述的颗粒物粒径测量系统，其特征在于，所述第一真空反射镜架和所述第二真空反射镜架通过所述第二固定板固定，所述第二固定板设有两个孔，分别为第一孔和第二孔，且所述第一孔和所述第二孔分别与所述第一真空反射镜和所述第二真空反射镜相对应，所述第一光束通过所述第一孔到达所述第一真空反射镜；所述第三光束通过所述第二孔到达所述第二真空反射镜；和/或

所述分光半反射镜与所述分光全反射镜设在所述第一固定板上，且所述激光器发出的激光束的传导方向与所述分光半反射镜的和所述第一真空反射镜的中心连线重合，所述分光半反射镜与所述第一真空反射镜的中心连线平行于所述分光全反射镜与所述第二真空反射镜的中心连线。

5.如权利要求1～4中任一项所述的颗粒物粒径测量系统，其特征在于，所述前端收集组件包括凸透镜和凸透镜固定件；所述凸透镜设在所述凸透镜固定件上，所述散射光经所述凸透镜收集后成为汇聚光束。

6.如权利要求5所述的颗粒物粒径测量系统，其特征在于，所述凸透镜固定件为中空的柱状结构，所述散射光能够穿过所述凸透镜固定件；

所述光纤组件包括第一固定座、单根光纤以及光纤耦合器，所述单根光纤的两端设有连接头，所述单根光纤的一端的所述连接头连接所述光纤耦合器，另一端的所述连接头连接所述第一固定座，所述第一固定座与所述凸透镜固定件螺纹连接。

7.如权利要求6所述的颗粒物粒径测量系统，其特征在于，所述第一固定座上设有调节件，所述调节件与所述第一固定座螺纹连接，所述第一固定座的一端与所述凸透镜固定件螺纹连接，另一端与所述单根光纤上的所述连接头螺纹连接。

8.如权利要求6所述的颗粒物粒径测量系统，其特征在于，所述光电探测组件包括第二固定座、光纤耦合器转接件以及光电探测件；所述第二固定座设在所述真空腔上，所述光纤耦合器穿过所述第二固定座和所述真空腔与所述光纤耦合器转接件的一侧连接，所述光纤耦合器转接件的另一侧与所述光电探测件连接；所述汇聚光束穿过所述光纤耦合器和所述光纤耦合器转接件，由光电探测件接收。

9.如权利要求8所述的颗粒物粒径测量系统，其特征在于，所述第二固定座上设有保护筒，所述保护筒包括保护筒体和保护筒盖，所述保护筒盖与所述保护筒体连接以用于保护所述内部的所述光纤耦合器转接件和所述光电探测件。

10.一种质谱仪，其特征在于，包括如权利要求1～9中任一项所述的颗粒物粒径测量系统。

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