CN114112818B - 一种气溶胶颗粒电离方法、电离系统及质谱分析装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种气溶胶颗粒电离方法、电离系统及质谱分析装置，气溶胶颗粒电离方法包括：确定多段粒径范围；初始化每段粒径范围的计数为0；开始计时，并对空气中的气溶胶颗粒进行采样，得到颗粒信号；在每个单位采样周期内，根据颗粒信号确定对应气溶胶颗粒的粒径及粒径所属的粒径范围；判断粒径范围的计数是否为1；若粒径范围的计数为1，则继续对空气中的气溶胶颗粒进行采样；若粒径范围的计数为0，则产生电离信号，对气溶胶颗粒进行电离，并将对应的粒径范围的计数置1，继续对空气中的气溶胶颗粒进行采样。通过限定对某一段粒径范围的颗粒打击一次后，不再进行此粒径段的再次打击，提高了对大颗粒和小颗粒的打击概率。

Description

一种气溶胶颗粒电离方法、电离系统及质谱分析装置
技术领域
本发明涉及气溶胶颗粒检测领域，特别是涉及一种气溶胶颗粒电离方法、电离系统及质谱分析装置。
背景技术
单颗粒气溶胶质谱仪(Single Particle Aerosol Mass Spectrometry，SPAMS)是一种用于气溶胶颗粒大小和成分同步检测与分析的质谱仪器，其广泛用于环境监测与研究、气溶胶特性研究、气溶胶污染源解析等领域。
SPAMS一般由进样系统、测径系统、电离系统以及质谱分析系统等组成，其主要工作原理如图1所示，进样系统1通过气流将气溶胶颗粒引入到仪器中，并且在进样系统的出口处聚焦成气溶胶颗粒束8，由于不同粒径大小的气溶胶颗粒受到气流的影响不同，造成其在进样系统1出口处的运动速率不同。不同速率大小的气溶胶颗粒在到达测径系统时，由于连续激光的照射产生散射光，散射光信号被散射光探测装置测量，得到颗粒在两束激光之间的飞行时间，计算出颗粒的飞行速度和粒径大小。气溶胶颗粒继续飞行，当其到达电离系统时，脉冲激光出射，将气溶胶颗粒进行离子化。带电离子经过质谱分析系统7检测分析，得到其化学组分信息。
目前的SPAMS测径系统粒径分布主要在80nm-5000nm的范围内，其中300-2000nm的颗粒占据了总数的90％左右。由于被打击的颗粒具有随机性，造成粒径较大(>2000nm)和粒径较小(<300nm)的颗粒被打击的概率极低。然而在实际过程中，大粒径和小粒径范围的颗粒组成信息更为受关注，而大粒径和小粒径范围所占的比例很小，因此传统的被打击颗粒的筛选存在大粒径和小粒径范围颗粒所占比例小的问题。
基于上述问题，亟需一种新的颗粒电离方法以提高对大颗粒和小颗粒的打击概率。
发明内容
本发明的目的是提供一种气溶胶颗粒电离方法、电离系统及质谱分析装置，可提高对大颗粒和小颗粒的打击概率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种气溶胶颗粒电离方法，所述气溶胶颗粒电离方法包括：
确定多段气溶胶颗粒的粒径范围；
初始化每段粒径范围的计数为0；
开始计时，并对空气中的气溶胶颗粒进行采样，得到颗粒信号；
判断计时时间是否小于设定的单位采样周期，若所述计时时间大于或等于单位采样周期，则重新初始化每段粒径范围的计数；若所述计时时间小于单位采样周期，则根据所述颗粒信号确定对应气溶胶颗粒的粒径；
根据所述粒径，确定对应的粒径范围；
判断所述粒径范围的计数是否为1；若所述粒径范围的计数为1，则继续计时，并对空气中的气溶胶颗粒进行采样；若所述粒径范围的计数为0，则产生电离信号，对所述气溶胶颗粒进行电离，并将对应的粒径范围的计数置1，继续计时，并对空气中的气溶胶颗粒进行采样。
可选地，所述颗粒信号为气溶胶颗粒在采样范围内的飞行时间；
所述若所述计时时间小于单位采样周期，则根据所述颗粒信号确定对应气溶胶颗粒的粒径，具体包括：
在所述计时时间小于单位采样周期时，根据所述飞行时间，采用以下公式计算对应气溶胶颗粒的粒径：
D＝a+bt+ct2+dt3；
其中，D为气溶胶颗粒的粒径，t为飞行时间，a、b、c、d为预先拟合得到的多项式的系数。
可选地，所述若所述粒径范围的计数为0，则产生电离信号，对对应的气溶胶颗粒进行电离，具体包括：
若所述粒径范围的计数为0，则判断电离装置是否空闲，在所述电离装置空闲时，产生电离信号，通过所述电离装置对对应的气溶胶颗粒进行电离，在所述电离装置非空闲时，则继续计时，并对空气中的气溶胶颗粒进行采样。
可选地，所述电离装置为电离激光器。
为实现上述目的，本发明还提供了如下方案：
一种气溶胶颗粒电离系统，所述气溶胶颗粒电离系统包括：
初始化单元，用于确定多段气溶胶颗粒的粒径范围，并初始化每段粒径范围的计数为0；
采样单元，用于对空气中的气溶胶颗粒进行采样，得到颗粒信号；
计时单元，与所述采样单元连接，用于对采样时间进行计时，得到计时时间；
第一判断单元，分别与所述初始化单元及所述计时单元连接，用于判断所述计时时间是否小于设定的单位采样周期，并在所述计时时间大于或等于单位采样周期时，生成初始化信号，通过所述初始化单元将每段粒径范围的计数初始化为0；
计算单元，分别与所述第一判断单元及所述采样单元连接，用于在所述计时时间小于单位采样周期时，根据所述颗粒信号计算对应气溶胶颗粒的粒径；
范围确定单元，分别与所述计算单元及所述初始化单元连接，用于根据所述粒径确定对应的粒径范围；
第二判断单元，分别与所述范围确定单元及所述采样单元连接，用于判断所述粒径范围的计数是否为1，并在所述粒径范围的计数为1时，通过采样单元继续对气溶胶颗粒采样；
电离单元，分别与所述第二判断单元及所述采样单元连接，用于在所述粒径范围的计数为0时，产生电离信号，对对应的气溶胶颗粒进行电离，并将所述粒径范围的计数置为1，通过所述采样单元继续对气溶胶颗粒采样。
可选地，所述采样单元包括：
第一激光器，用于对空气中的气溶胶颗粒进行照射，得到第一散射光信号；
第一散射光探测器，设置在所述第一散射光信号的光路上，用于探测所述第一散射光信号；
第二激光器，用于对空气中的气溶胶颗粒进行照射，得到第二散射光信号；气溶胶颗粒先经过第一激光器的照射，再经过第二激光器的照射；
第二散射光探测器，设置在所述第二散射光信号的光路上，用于探测所述第二散射光信号；
计时器，分别与所述第一散射光探测器和所述第二散射光探测器连接，用于确定第一散射光探测器探测到第一散射光信号到第二散射光探测器到第二散射光信号的时间，得到颗粒信号。
为实现上述目的，本发明还提供了如下方案：
一种气溶胶颗粒质谱分析装置，所述气溶胶颗粒质谱分析装置包括：
进样系统，用于通过气流引入气溶胶颗粒；
气溶胶颗粒电离系统，与所述进样系统连接，用于对气溶胶颗粒进行电离，得到带电离子；
质谱分析系统，与所述气溶胶颗粒电离系统连接，用于检测分析所述带电离子，确定所述带电离子的化学组分信息。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：通过划分多段粒径范围，并在单位采样周期内，确定检测到的气溶胶颗粒所属的粒径范围，若气溶胶颗粒所属的粒径范围计数为0，则对气溶胶颗粒进行电离，否则继续检测其他粒径范围的气溶胶颗粒，对某一段粒径范围的颗粒打击一次后，不再进行此粒径段的再次打击，提高了对大颗粒和小颗粒的打击概率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为单颗粒气溶胶质谱仪的工作示意图；
图2为气溶胶颗粒电离方法的流程图；
图3为接收颗粒信号的流程图；
图4为屏蔽时间处理的流程图；
图5为采用气溶胶颗粒电离方法打击颗粒的结果图；
图6为气溶胶颗粒电离系统的模块结构示意图。
符号说明：
进样系统-1，第一连续激光器-2，第二连续激光器-3，脉冲电离激光器-4，第一散射光探测装置-5，第二散射光探测装置-6，质谱分析系统-7，气溶胶颗粒束-8，初始化单元-9，采样单元-10，计时单元-11，第一判断单元-12，计算单元-13，范围确定单元-14，第二判断单元-15，电离单元-16。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
SPAMS的电离系统采用脉冲式紫外电离激光，气溶胶颗粒是否能准确电离的关键因素之一在于当颗粒到达指定位置时，电离激光能否准确出射。为了达到目的，时序控制系统起着十分重要的作用，其主要作用是采集第一散射光探测装置和第二散射光探测装置的信号，并且通过精确计算时间和逻辑判断，得到气溶胶颗粒的粒径大小，并且给电离激光器一个触发信号，在气溶胶颗粒到达电离激光的聚焦点时，脉冲电离激光器能够准确出射激光。
理想情况下，气溶胶颗粒在经过进样系统后，能够完美的通过第一连续激光器和第二连续激光器发射的第一激光和第二集光的焦点，产生散射光。但是实际过程中由于各种因素的影响，气溶胶颗粒经过进样系统后，颗粒束会有一定的发散角，导致气溶胶经过两束测径激光时，会出现如下情况：
(I)气溶胶颗粒不经过第一连续激光，也不经过第二连续激光(完全探测不到)。
(II)气溶胶颗粒经过第一连续激光，不经过第二连续激光。
(III)气溶胶颗粒不经过第一连续激光，经过第二连续激光。
(IV)气溶胶颗粒经过第一连续激光，且经过第二连续激光。
对于单个颗粒来说，时序控制系统只有在情况(IV)的条件下，才能通过时间计算出颗粒的粒径大小。但是，SPAMS实际采样的过程中由于进样气体中颗粒浓度、大小和形状的不确定性，导致了上述情况互相干扰和自我干扰。在时序控制系统中，只能接收到第一散射光装探测装置的第一散射光信号S1和第二散射光探测装置的第二散射光信号S2，并且通过此来判断出哪种信号是属于正常的颗粒信号。
本发明的目的是提供一种气溶胶颗粒电离方法、电离系统及质谱分析装置，通过划分多段粒径范围，并在单位采样周期内，确定检测到的气溶胶颗粒所属的粒径范围，若气溶胶颗粒所属的粒径范围计数为0，则对气溶胶颗粒进行电离，否则继续检测其他粒径范围的气溶胶颗粒，对某一段粒径范围的颗粒打击一次后，不再进行此粒径段的再次打击，提高了对大颗粒和小颗粒的打击概率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图2所示，本发明气溶胶颗粒电离方法包括：
S1：确定多段气溶胶颗粒的粒径范围。具体地，将测径系统能够采集到的粒径范围划分为n段。例如采集粒径范围为200-5400nm，那么可以以自定义间隔为10nm、20nm等等来进行区间划分。
S2：初始化每段粒径范围的计数为0。
S3：开始计时，并对空气中的气溶胶颗粒进行采样，得到颗粒信号。
S4：判断计时时间是否小于设定的单位采样周期，若所述计时时间大于或等于单位采样周期，则重新初始化每段粒径范围的计数。
S5：若所述计时时间小于单位采样周期，则根据所述颗粒信号确定对应气溶胶颗粒的粒径。进一步地，在根据颗粒信号确定对应气溶胶颗粒的粒径之前，先判断颗粒信号是否正常，若正常则确定气溶胶颗粒的粒径，否则继续对空气中的气溶胶颗粒进行采样。
S6：根据所述粒径，确定对应的粒径范围。
S7：判断所述粒径范围的计数是否为1；若所述粒径范围的计数为1，则继续计时，并对空气中的气溶胶颗粒进行采样。
S8：若所述粒径范围的计数为0，则产生电离信号，对所述气溶胶颗粒进行电离，并将对应的粒径范围的计数置1，继续计时，并对空气中的气溶胶颗粒进行采样。
具体地，步骤S3中，对空气中的气溶胶颗粒进行采样，得到颗粒信号，具体包括：
通过第一激光器对空气中的气溶胶颗粒进行照射，得到第一散射光信号。第一散射光探测器设置在第一散射光信号的光路上，通过第一散射光探测器探测第一散射光信号。通过第二激光器对空气中的气溶胶颗粒进行照射，得到第二散射光信号。气溶胶颗粒先经过第一激光器的照射，再经过第二激光器的照射。第二散射光探测器设置在第二散射光信号的光路上，通过第二散射光探测器探测第二散射光信号。确定第一散射光探测器探测到第一散射光信号到第二散射光探测器到第二散射光信号的时间，得到颗粒信号。
具体地，如图3所示，判断颗粒信号是否正常包括以下步骤：
(1)开始采集空气中的气溶胶颗粒。
(2)如果采集到第二散射光信号S2，则返回到(1)；如果采集到第一散射光信号S1，则开始计时t＝0。
(3)继续采集可能得到如下几种情况：
(a)采集到第一散射光信号S1，且t<tmax。表明在最大的飞行时间内，连续有两个颗粒到达测径区，此时若再探测到第二散射光信号S2，则此时无法判断哪个第一散射光信号与第二散射光信号对应。对于这种情况，直接返回到步骤(1)，避免造成误判。
(b)采集到第一散射光信号S1，且t>tmax。此时，上一个第一散射光信号S1对应的颗粒已经穿过第二激光器的激光，只是没有被检测到，但不与上一个颗粒的检测冲突。对于这种情况，返回到步骤(3)，并且重置时间t＝0。
(c)采集到第二散射光信号S2，且t<tmin或t>tmax。此时，虽然采集到第一散射光信号S1第二散射光信号S2。但此时是上述情况(II)和情况(III)的叠加，对于这种情况，返回到步骤(1)。
(d)采集到第二散射光信号S2，且tmin<t<tmax。此时，系统判断为正常单个颗粒被采集到，当然此时也可能是情况(II)和情况(III)的叠加。
因此对于整个系统，只有情况(3d)才被判断为正常颗粒，误判的几率最小。此时，可以通过时间t来判断气溶胶颗粒的飞行速度和到达电离激光的时间。其中[tmin，tmax]是气溶胶颗粒在双光束之间飞行时间范围。
对于测径系统，每秒钟最大可以测得的气溶胶颗粒数可以通过1/tmin计算。目前SPAMS0525一般tmin约为300us，计算可得每秒最大可测得的气溶胶数为3000个/s。但是实际过程中由于各种情况的相互干扰，造成最大可测量的个数仅为几百个左右。这个结果虽然降低了好几倍，但是对高能量紫外脉冲激光器而言，频率仍然过高，并且高频率的激光器与价格是成正相关的，因此实际过程中一般采用低频率(≤100Hz)的紫外脉冲激光器作为电离激光源。因此对于测量的几百个颗粒过程中，考虑到电离激光器的工作频率，会筛选出部分颗粒进行电离，工作原理如下(图4)：
假如电离激光器的最大工作重频为m Hz，则其在发出第一束脉冲后至少要等1/m秒后才能发射第二束激光，1/m称为屏蔽时间，意味着无论时序控制系统是否采集到正常的颗粒信号，都不会产生触发信号给电离激光器。
时序控制系统在采集到正常的气溶胶颗粒信号后，产生触发信号发送给电离激光器，并开始计时t＝0。当时序控制系统在采集到第二个正常的气溶胶颗粒信号后，首先要判断t≥1/m是否，如果成立，则产生触发信号发给电离激光器，并且将T重新置为0；否则，继续计时t。
进一步地，所述颗粒信号为气溶胶颗粒在采样范围内的飞行时间。
所述若所述计时时间小于单位采样周期，则根据所述颗粒信号确定对应气溶胶颗粒的粒径，具体包括：
在所述计时时间小于单位采样周期时，根据所述飞行时间，采用以下公式计算对应气溶胶颗粒的粒径：
D＝a+bt+ct2+dt3；
其中，D为气溶胶颗粒的粒径，t为飞行时间，a、b、c、d为预先拟合得到的多项式的系数。具体地，利用标准品(聚苯乙烯微球)，进行仪器标定，拟合方程为三次多项式，可以确定拟合后的系数a、b、c、d。
更进一步地，所述若所述粒径范围的计数为0，则产生电离信号，对对应的气溶胶颗粒进行电离，具体包括：
若所述粒径范围的计数为0，则判断电离装置是否空闲，在所述电离装置空闲时，产生电离信号，通过所述电离装置对对应的气溶胶颗粒进行电离，在所述电离装置非空闲时，则继续计时，并对空气中的气溶胶颗粒进行采样。在本实施例中，所述电离装置为电离激光器。优选为脉冲电离激光器。
对气溶胶颗粒进行电离的过程中，首先进行屏蔽时间判断：假如电离激光器的频率为20Hz，则第一次出射后要等50ms才能出射第二次，这个50ms就是屏蔽时间，如果在此期间，测量到其他粒径段的颗粒，是无法进行打击电离的，因此为了提高其他粒径段的打击概率，所以不再进行此粒径段再次打击。
本发明在单位采样周期内，采用有序筛选的方式，只对某一段的颗粒进行一次打击，排除了高比例粒径段的颗粒重复触发电离激光器的情况，可以极大的提高大颗粒和小颗粒被打击的几率。
以下为本发明的一种具体实施方式：
利用SPAMS采集空气，采集范围为200-3000nm。开始采集后将粒径段划分为20段，并将每段的初始化计数设置为0。
开始计时，时序控制系统会持续处于采样过程中，此后在每个单位采样周期(1s)结束后，将20个粒径段的值进行初始化。在采样的过程中，如果采集到正常的颗粒信号，首先判断此颗粒是属于哪个粒径段的颗粒，然后查看对应粒径段的计数是否为0。如果为1，说明在单位时间1s内，已经打击了该粒径段的颗粒1次，则忽略此粒径段内单位时间内的再次打击；如果为0，则作屏蔽时间处理，判断是否打击颗粒。如果此时电离激光器处于闲置状态，则可以打击颗粒，相应粒径段计数设置为1，否则继续计时。
如图5所示，采用气溶胶颗粒电离方法打击颗粒的结果图，结果表明，在小粒径范围(<300nm)内，颗粒被打击的概率大于50％；在大粒径范围内(1000-3000nm)，颗粒被打击的概率为80％-100％。因此，此粒径筛选的方法对小粒径和大粒径范围内的颗粒物打击的比例会极大提升。
如图6所示，本发明气溶胶颗粒电离系统包括：初始化单元9、采样单元10、计时单元11、第一判断单元12、计算单元13、范围确定单元14、第二判断单元15及电离单元16。
其中，所述初始化单元9用于确定多段气溶胶颗粒的粒径范围，并初始化每段粒径范围的计数为0。
所述采样单元10用于对空气中的气溶胶颗粒进行采样，得到颗粒信号；
所述计时单元11与所述采样单元10连接，所述计时单元11用于对采样时间进行计时，得到计时时间。
所述第一判断单元12分别与所述初始化单元9及所述计时单元11连接，所述第一判断单元12用于判断所述计时时间是否小于设定的单位采样周期，并在所述计时时间大于或等于单位采样周期时，生成初始化信号，通过所述初始化单元9将每段粒径范围的计数初始化为0。
所述计算单元13分别与所述第一判断单元12及所述采样单元10连接，所述计算单元13用于在所述计时时间小于单位采样周期时，根据所述颗粒信号计算对应气溶胶颗粒的粒径。
所述范围确定单元14分别与所述计算单元13及所述初始化单元9连接，所述范围确定单元14用于根据所述粒径确定对应的粒径范围。
所述第二判断单元15分别与所述范围确定单元14及所述采样单元10连接，所述第二判断单元15用于判断所述粒径范围的计数是否为1，并在所述粒径范围的计数为1时，通过采样单元10继续对气溶胶颗粒采样。
所述电离单元16分别与所述第二判断单元15及所述采样单元10连接，所述电离单元16用于在所述粒径范围的计数为0时，产生电离信号，对对应的气溶胶颗粒进行电离，并将所述粒径范围的计数置为1，通过所述采样单元10继续对气溶胶颗粒采样。
具体地，所述采样单元10包括：第一激光器、第一散射光探测器、第二激光器、第二散射光探测器以及计时器。
其中，所述第一激光器用于对空气中的气溶胶颗粒进行照射，得到第一散射光信号。
所述第一散射光探测器设置在所述第一散射光信号的光路上，所述第一散射光探测器用于探测所述第一散射光信号。
所述第二激光器用于对空气中的气溶胶颗粒进行照射，得到第二散射光信号。气溶胶颗粒先经过第一激光器的照射，再经过第二激光器的照射。
所述第二散射光探测器设置在所述第二散射光信号的光路上，所述第二散射光探测器用于探测所述第二散射光信号。
所述计时器分别与所述第一散射光探测器和所述第二散射光探测器连接，所述计时器用于确定第一散射光探测器探测到第一散射光信号到第二散射光探测器到第二散射光信号的时间，得到颗粒信号。
进一步地，所述颗粒信号为气溶胶颗粒在采样范围内的飞行时间。
所述计算单元13采用以下公式计算对应气溶胶颗粒的粒径：
D＝a+bt+ct2+dt3；
其中，D为气溶胶颗粒的粒径，t为飞行时间，a、b、c、d为预先拟合得到的多项式的系数。
更进一步地，所述电离单元16包括判断模块和电离模块。
所述判断模块与所述第二判断单元15连接，所述判断模块用于在所述粒径范围的计数为0时，判断电离装置是否空闲。
所述电离模块分别与所述判断模块及所述采样单元连接，所述电离模块用于在所述电离装置空闲时，产生电离信号，通过所述电离装置对对应的气溶胶颗粒进行电离，并将所述粒径范围的计数置1，在所述电离装置非空闲时，通过所述采样单元继续对气溶胶颗粒采样。在本实施例中，所述电离装置为电离激光器。
相对于现有技术，本发明气溶胶颗粒电离系统与上述气溶胶颗粒电离方法的有益效果相同，在此不再赘述。
本发明还提供一种气溶胶颗粒质谱分析装置，包括：进样系统、气溶胶颗粒电离系统和质谱分析系统。
其中，所述进样系统用于通过气流引入气溶胶颗粒。
所述气溶胶颗粒电离系统与所述进样系统连接，气溶胶颗粒电离系统用于对气溶胶颗粒进行电离，得到带电离子。
所述质谱分析系统与所述气溶胶颗粒电离系统连接，所述质谱分析系统用于检测分析所述带电离子，确定所述带电离子的化学组分信息。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种气溶胶颗粒电离方法，其特征在于，所述气溶胶颗粒电离方法包括：
确定多段气溶胶颗粒的粒径范围；
初始化每段粒径范围的计数为0；
开始计时，并对空气中的气溶胶颗粒进行采样，得到颗粒信号；
判断计时时间是否小于设定的单位采样周期，若所述计时时间大于或等于单位采样周期，则重新初始化每段粒径范围的计数；若所述计时时间小于单位采样周期，则根据所述颗粒信号确定对应气溶胶颗粒的粒径；
根据所述粒径，确定对应的粒径范围；
判断所述粒径范围的计数是否为1；若所述粒径范围的计数为1，则继续计时，并对空气中的气溶胶颗粒进行采样；若所述粒径范围的计数为0，则判断电离装置是否空闲，在所述电离装置空闲时，产生电离信号，通过所述电离装置对对应的气溶胶颗粒进行电离，并将对应的粒径范围的计数置1，在所述电离装置非空闲时，继续计时，并对空气中的气溶胶颗粒进行采样。
2.根据权利要求1所述的气溶胶颗粒电离方法，其特征在于，所述颗粒信号为气溶胶颗粒在采样范围内的飞行时间；
所述若所述计时时间小于单位采样周期，则根据所述颗粒信号确定对应气溶胶颗粒的粒径，具体包括：
在所述计时时间小于单位采样周期时，根据所述飞行时间，采用以下公式计算对应气溶胶颗粒的粒径：
D=a+bt+ct 2+dt 3；
其中，D为气溶胶颗粒的粒径，t为飞行时间，a、b、c、d为预先拟合得到的多项式的系数。
3.根据权利要求1所述的气溶胶颗粒电离方法，其特征在于，所述电离装置为电离激光器。
4.一种气溶胶颗粒电离系统，其特征在于，所述气溶胶颗粒电离系统包括：
初始化单元，用于确定多段气溶胶颗粒的粒径范围，并初始化每段粒径范围的计数为0；
采样单元，用于对空气中的气溶胶颗粒进行采样，得到颗粒信号；
计时单元，与所述采样单元连接，用于对采样时间进行计时，得到计时时间；
第一判断单元，分别与所述初始化单元及所述计时单元连接，用于判断所述计时时间是否小于设定的单位采样周期，并在所述计时时间大于或等于单位采样周期时，生成初始化信号，通过所述初始化单元将每段粒径范围的计数初始化为0；
计算单元，分别与所述第一判断单元及所述采样单元连接，用于在所述计时时间小于单位采样周期时，根据所述颗粒信号计算对应气溶胶颗粒的粒径；
范围确定单元，分别与所述计算单元及所述初始化单元连接，用于根据所述粒径确定对应的粒径范围；
第二判断单元，分别与所述范围确定单元及所述采样单元连接，用于判断所述粒径范围的计数是否为1，并在所述粒径范围的计数为1时，通过采样单元继续对气溶胶颗粒采样；
电离单元，分别与所述第二判断单元及所述采样单元连接，用于在所述粒径范围的计数为0时，产生电离信号，对对应的气溶胶颗粒进行电离，并将所述粒径范围的计数置为1，通过所述采样单元继续对气溶胶颗粒采样；
所述电离单元包括：
判断模块，与所述第二判断单元连接，用于在所述粒径范围的计数为0时，判断电离装置是否空闲；
电离模块，分别与所述判断模块及所述采样单元连接，用于在所述电离装置空闲时，产生电离信号，通过所述电离装置对对应的气溶胶颗粒进行电离，并将所述粒径范围的计数置1，在所述电离装置非空闲时，通过所述采样单元继续对气溶胶颗粒采样。
5.根据权利要求4所述的气溶胶颗粒电离系统，其特征在于，所述采样单元包括：
第一激光器，用于对空气中的气溶胶颗粒进行照射，得到第一散射光信号；
第一散射光探测器，设置在所述第一散射光信号的光路上，用于探测所述第一散射光信号；
第二激光器，用于对空气中的气溶胶颗粒进行照射，得到第二散射光信号；气溶胶颗粒先经过第一激光器的照射，再经过第二激光器的照射；
第二散射光探测器，设置在所述第二散射光信号的光路上，用于探测所述第二散射光信号；
计时器，分别与所述第一散射光探测器和所述第二散射光探测器连接，用于确定第一散射光探测器探测到第一散射光信号到第二散射光探测器到第二散射光信号的时间，得到颗粒信号。
6.根据权利要求4所述的气溶胶颗粒电离系统，其特征在于，所述颗粒信号为气溶胶颗粒在采样范围内的飞行时间；
所述计算单元采用以下公式计算对应气溶胶颗粒的粒径：
D=a+bt+ct 2+dt 3；
其中，D为气溶胶颗粒的粒径，t为飞行时间，a、b、c、d为预先拟合得到的多项式的系数。
7.根据权利要求5所述的气溶胶颗粒电离系统，其特征在于，所述电离装置为电离激光器。
8.一种气溶胶颗粒质谱分析装置，其特征在于，所述气溶胶颗粒质谱分析装置包括：
进样系统，用于通过气流引入气溶胶颗粒；
权利要求4-7任一项所述的气溶胶颗粒电离系统，与所述进样系统连接，用于对气溶胶颗粒进行电离，得到带电离子；
质谱分析系统，与所述气溶胶颗粒电离系统连接，用于检测分析所述带电离子，确定所述带电离子的化学组分信息。
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