CN114414552B - 一种微粒光散射谱分析装置及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种微粒光散射谱分析装置及其应用方法。该装置通过双光束光镊系统形成捕获光阱实现对微粒的快速稳定捕获，利用在捕获光的垂轴方向放置散射光收集系统和光谱仪，实现光悬浮微粒侧向散射光的收集和利用。本发明还提供了一种利用该装置搭建的双光束光镊系统进行微粒光散射谱分析的方法，通过集成的光谱处理系统最大化利用收集的侧向散射光，精度和灵敏度与传统技术相比有很大提高。避免了分光引起的散射光浪费，可捕获微粒尺寸范围更大，且需要的捕获光强减弱，避免由于微粒吸热过多引起物性变化导致的测量错误，为微纳尺寸微粒的精密测量提供了方法与手段。

Description

一种微粒光散射谱分析装置及其应用方法
技术领域
本发明涉及传感标定领域，具体涉及一种微粒光散射谱分析装置及其应用方法。
背景技术
伴随着上世纪60年代激光技术的出现，利用光操控微小物体的“光镊技术”登上了历史的舞台。简单说来，激光打到小微粒，微粒便被光“吸住”了，并且会被吸到光强最强的地方，也就是焦点处，移动光束便可以移动微粒。这种神奇的非接触光力技术吸引了无数研究者的关注。1986年，Ashkin与其合作者利用单束强聚焦的激光实现了对水中电介质微粒的稳定捕获，“光镊”技术正式诞生了。光镊技术自开创以来，已在分子生物学、纳米技术和实验物理学等领域得到广泛研究和应用。光阱束缚的微粒可以作为简谐振子，相对于接触式的振子系统，光镊技术无接触机械耗散；进一步地，与液体或空气介质中的光镊系统不同，在真空中运作的光镊系统能隔绝外部热、电、磁等环境干扰。基于上述优势，应用物理学领域科学家在基础物理学如热力学、量子物理和传感领域对真空光镊技术开展了大量研究。
此外，基于光悬浮原理的光镊技术利用紧聚焦光场梯度力和散射力共同作用实现微小微粒的悬浮，具有非接触稳定捕获微粒、结构简单、干扰少、应用广泛等优点。对光悬浮微粒的散射光进行收集，通过相应的集成化光谱处理系统实现散射光谱信号的原位探测，在疾病早期诊断、电化学检测、环境监测以及高精密传感领域具有重要的意义。根据散射光传播方向不同，可分为前向散射光、背向散射光和侧向散射光。其中，前向散射光和背向散射光的收集和探测时，散射光与捕获光共光路，主光路中较强的捕获光和镜片反射光都会对散射光的探测产生干扰。
现有技术中，单光束系统光阱有效捕获区域和可捕获微粒尺寸范围较小，当微粒尺寸增长至接近或超过悬浮光束激光波长时，虽然光束径向方向上还始终是保守力，但是在轴向方向上光辐射力的方向逐渐演变成顺着光束传播方向，因而单束激光会推动着微粒不断向前运动而无法将其悬浮在固定位置上。
因此，亟需构建能够最大化利用散射光且有效捕获区域更大的光束系统，增大被捕获微粒的尺寸范围，为微纳尺寸微粒的精密测量提供更加高效的方法与手段。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明目的是提出一种微粒光散射谱分析装置及其应用方法。
本发明实现发明目的的技术方案如下：
一种微粒光散射谱分析装置，包括激光器、透镜组、分束器、第一半波片、第一透镜、第二半波片、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第二透镜、微粒、物镜、光谱仪、控制显示系统；所述激光器出射捕获激光，经过透镜组进行扩束准直，经分束器后分光为两束光，第一束光经过第一半波片，经第一透镜聚焦后构成第一束入射光，经分束器分出的第二束光经第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第二透镜聚焦后构成第二束入射光，第一束入射光和第二束入射光用于捕获微粒，物镜收集微粒的散射光，光谱仪与控制显示系统连接解析微粒散射光的信号。
所述的第一透镜聚焦后构成的第一束入射光和第二透镜聚焦后构成的第二束入射光形成对射双光束。
所述的一种微粒光散射谱分析装置，收集散射光的物镜放置在对射双光束捕获微粒的正上方。
所述的第一半波片和第二半波片的偏振方向均可以调节。
所述的微粒是金属微粒或者非金属微粒；所述金属微粒包括金微粒、镍微粒；所述的非金属微粒包括二氧化硅微粒、聚苯乙烯微粒。
所述的微粒尺寸为纳米量级到微米量级。
一种利用所述的微粒光散射谱分析装置进行金属微粒光散射谱分析的应用方法，通过对射双光束捕获金属微粒，实现微粒的快速稳定悬浮，在对射双光束的垂轴方向放置物镜，实现金属微粒侧向散射光的收集最大化，通过集成的光谱处理系统解析散射光信号，对光谱中峰位置实现金属微粒尺寸的识别。
所述的应用方法，激光器出射波长大于金属微粒表面等离子共振波长，避免共振吸收所引起的热效应及吸收力对金属微粒稳定悬浮的影响。
一种利用所述的微粒光散射谱分析装置进行表面增强拉曼散射光谱分析的应用方法，通过对射双光束捕获表面修饰有病毒特异性结合抗体的聚苯乙烯微粒，实现微粒的快速稳定悬浮，在对射双光束的垂轴方向放置物镜，实现表面修饰有病毒特异性结合抗体的聚苯乙烯微粒侧向散射光的收集最大化，将通过集成的光谱处理系统解析散射光信号，记录聚苯乙烯微粒未与病毒结合前的初始光谱，将病毒投送到被捕获微粒附近，再次通过集成的光谱处理系统解析散射光信号，记录聚苯乙烯微粒与病毒结合后的光谱，通过比较表面修饰有病毒特异性结合抗体的聚苯乙烯微粒与病毒结合前后的表面增强拉曼散射光谱信号，实现病毒检测。
所述的微粒表面修饰有病毒特异性结合抗体；所述病毒特异性结合抗体包括流感病毒抗体、新型冠状病毒抗体等。
本发明的有益效果：
（1）最大化利用了光悬浮微粒的散射光，避免了分光引起的散射光浪费；
（2）与背向和前向散射光相比，收集侧向散射光，避免了主光路中捕获光和镜片反射光的干扰；
（2）对射双光束有效捕获范围更大，可捕获微粒尺寸范围也就更大，且需要的捕获光强减弱，避免由于微粒吸热过多引起物性变化导致的测量错误；
（3）除二氧化硅颗粒外，可捕获量子点、金属颗粒、环境气溶胶颗粒等不同性质的颗粒，利用收集的散射光实现微纳尺寸微粒温度测量、拉曼测量等的多种精密测量，应用前景更广。
附图说明
图1是微粒取向随光场偏振旋转而旋转的示意图；
其中，直线为捕获光偏振，（a）球状微粒，（b）哑铃状微粒，（c）棒状微粒。
图2是光悬浮微粒散射光随捕获光偏振角度的变化曲线图。
图3是一种微粒光散射谱分析装置示意图。
图4是不同尺寸金纳米棒的散射光谱图。
图5是表面修饰有病毒特异性结合抗体的聚苯乙烯微粒与病毒结合前后的表面增强拉曼散射光谱图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，应当理解，此处所描述的实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
首先阐述本发明的设计原理。
当被捕获微粒的尺寸远小于激光波长时，在光阱中的极化可以用均匀电场模型描述。
半径为r 0的球形电介质在匀强外电场E 0中的极化，电极化强度（P, polarizationdensity）为
Figure 605755DEST_PATH_IMAGE001
；
介质球的总电偶极矩表示为
Figure 54054DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，Ɛ∈Ɛ 0（Ɛ为相对介电常数，Ɛ 0为真空介电常数），介质球的总电偶极矩极化方向与外场相同。
当微粒的尺寸远小于波长时，即2πr0<<λ时，其散射角分布可以近似看作Rayleigh散射。假定入射光是沿Z方向传播的线偏振光，电场分量沿x方向震荡。当介质球置于光场中时，根据上述微粒在均匀电场中极化的分析，其偶极矩随光场的电场分量同频振荡。
Figure 240316DEST_PATH_IMAGE003
根据经典电动力学，偶极振荡会辐射同频电磁波。此辐射场即可视为微粒对入射光的散射光场。在远场处，振荡偶极子远场辐射平均能流密度
Figure 635525DEST_PATH_IMAGE004
为
Figure 981056DEST_PATH_IMAGE005
；
θ为散射方向与yz平面夹角。结合以上二式可得线偏振光的Rayleigh散射光强分布为
Figure 459310DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，α p为极化度
Figure 726344DEST_PATH_IMAGE007
；
Figure 456402DEST_PATH_IMAGE008
，则
Figure DEST_PATH_IMAGE009
；
入射光I 0为焦点位置处微粒所受辐照的平均值。
基于瑞利散射偶极模型，微粒取向随光场偏振旋转而旋转，如图1所示。以哑铃状的双球形微粒为例，其在光阱中的运动类似卡文迪许扭称，在线偏振光的激发下，双球微粒偏向于使主轴方向与偏振方向平行。因为哑铃型微粒沿着长轴方向的极化度强于垂直于其长轴方向的极化度。对于相同的观测距离，固定散射光探测器观测位置时，在平行于偏振方向的视角观测时，悬浮纳米微粒的散射光强在激发偏振方向具有最大值，在垂直于偏振方向观测时，散射光强度为最小值。调整散射光收集物镜的位置，使其位于被捕获微粒的正上方，光悬浮微粒散射光光强随偏振方向变化，如图2所示。其中，0°表示观测方向平行于偏振方向。
目前最常用的可以同时悬浮较大尺寸微粒的光束结构为竖直向上单光束和对射双光束。竖直向上单光束通过微粒受到的向上光辐射力和重力相互平衡来构成轴向保守力场，而对射双光束则使得两光束方向相反的光辐射力相互平衡。竖直向上光束方案无法在失重或超重环境中继续稳定悬浮微粒，而对射双光束光镊不依赖重力，应用更为广泛。
因此，利用双光束光镊系统实现对微粒的快速稳定捕获，在捕获光的垂轴方向放置散射光收集系统，最大化利用侧向散射光，通过集成的光谱处理系统进行微粒光散射谱分析。避免分光引起的散射光浪费，可捕获微粒尺寸范围更大，且需要的捕获光强减弱，避免由于微粒吸热过多引起物性变化导致的测量错误，为微纳尺寸微粒的精密测量提供了方法与手段。
本发明中公开一种微粒光散射谱分析装置，如图3所示，该装置包括激光器1、透镜组2、分束器3、第一半波片4、第一透镜5、第二半波片6、第一反射镜7、第二反射镜8、第三反射镜9、第二透镜10、微粒11、物镜12、光谱仪13、控制显示系统14。
所述激光器1出射捕获激光，经过透镜组2进行扩束准直，经分束器3后分为两束光强相等的透射光和反射光，其中，透射光与反射光的光轴相互垂直。令透射光为第一束光，反射光为第二束光。第一束光经过第一半波片4，经第一透镜5聚焦后构成第一束入射光，经分束器3分出的第二束光依次经过第二半波片6、第一反射镜7、第二反射镜8、第三反射镜9和第二透镜10聚焦后构成第二束入射光。利用第一反射镜7、第二反射镜8和第三反射镜9使与第一束光垂直的第二束光的光轴与第一束光的光轴重合，光的传播方向相反，从而使第一束入射光和第二束入射光形成对射双光束，用于捕获微粒11。其中，第一束入射光经第一透镜5和第二束入射光经第二透镜10聚焦形成的焦点重合。物镜12收集微粒11的散射光，光谱仪13与控制显示系统14连接解析微粒11散射光的信号。
一种微粒光散射谱分析装置，所述的第一透镜5聚焦后构成的第一束入射光和第二透镜10聚焦后构成的第二束入射光形成对射双光束。对射双光束有效捕获范围更大，可捕获微粒尺寸范围也就更大。捕获相同尺寸的微粒时，需要的捕获光强较弱，可以避免由于微粒吸热过多引起物性变化导致的测量错误。
一种微粒光散射谱分析装置，收集散射光的物镜12放置在对射双光束捕获微粒11的正上方。因为散射光收集率与观测距离和观测的位置有关，所以物镜12需要根据被捕获微粒的位置进行调整，使其位于被捕获微粒11的正上方。
一种微粒光散射谱分析装置，所述的第一半波片4和第二半波片6的偏振方向均可以调节。光悬浮微粒散射光光强随偏振方向变化，在平行于偏振方向观测时，悬浮微粒的散射光强在激发偏振方向具有最大值。所以需要先旋转第一半波片4使第一束入射光方向上收集的散射光最强，再调节第二半波片6使得物镜收集的散射光光强最大。最大化的利用了光悬浮微粒的散射光，避免了分光引起的散射光浪费。同时，与背向和前向散射光相比，收集侧向散射光，避免了主光路中捕获光和镜片反射光的干扰。
一种微粒光散射谱分析装置，所述的微粒11可以是金属微粒，如金微粒、镍微粒等；非金属微粒，如二氧化硅微粒、聚苯乙烯微粒等。所述的微粒11尺寸为纳米量级到微米量级。
利用本发明装置进行高效的微粒光散射谱分析，具体包括以下步骤：
1）首先开启激光器1出射捕获激光，待激光功率稳定后开始实验。激光器的波长由要被捕获的微粒的尺寸、性质等决定。被捕获微粒的形状可以为球状、棒状和哑铃状等，对被捕获微粒的尺寸可以为nm量级到µm量级，被捕获微粒可以是二氧化硅微粒、金属微粒、量子点或其气溶胶颗粒等。
2）由于焦点重合程度决定对射双光束形成的光阱的稳定程度和有效捕获区域的大小。因此，在实验开始前要固定一束光为参考光，调节另外一束光的角度使其形成的焦点位置与第一束光的焦点位置重合。固定第一透镜5聚焦后构成的第一束入射光的位置，调节第二反射镜8和第三反射镜9使得第二透镜10聚焦后形成的第二束入射光的焦点位置与第一束入射光的焦点位置重合，以保证对射双光束可以形成稳定的捕获光阱。
3）在室压条件下，将微粒用适当的溶剂稀释成适合的浓度后，采用雾化投送法投送到光阱有效捕获区域。为使雾化投送法投送到双光束光阱有效捕获区域内的溶液中一个液滴只包含一个微粒，需配制合适浓度的微粒溶液，以异丙醇溶液稀释半径为75 nm的二氧化硅微粒为例，一个二氧化硅微粒的质量为：
Figure 531806DEST_PATH_IMAGE010
；
其中，二氧化硅微粒的半径R为75 nm，通过溶胶-凝胶法合成的二氧化硅微粒密度ρ si 为2g/cm3。因此一个二氧化硅微粒的质量约为3.5E-15g。
一个异丙醇液滴的质量为：
Figure 56328DEST_PATH_IMAGE011
；
其中，异丙醇液滴的半径R与所使用的雾化设备有关，设雾化设备雾化能力为3μm，异丙醇的密度为0.795g/cm3，因此一个二氧化硅微粒的质量约为2.9E-11g。
因此，配制10 mL微粒溶液需要异丙醇7.95g，二氧化硅7.95g/2.9E-11g×3.535E-15g=0.00097g=0.96mg。其他尺寸形状的微粒配溶液需要的质量，根据相应的体积计算方法与密度的乘积进行估算。
4）通过物镜12收集被捕获微粒11的散射光，由于散射光收集率与观测距离和观测的位置有关，所以物镜12需要根据被捕获微粒的位置进行调整，使其位于被捕获微粒11的正上方。
5）光悬浮微粒散射光光强随偏振方向变化，在平行于偏振方向观测时，悬浮微粒的散射光强在激发偏振方向具有最大值。先旋转第一束入射光方向上的第一半波片4，使得物镜12收集的散射光最强，在保证第一束入射光方向上的第一半波片4方向不变的情况下，调节第二半波片6使得物镜收集的散射光光强最大后，固定第一半波片4和第二半波片6的偏振方向不再发生变化。
6）通过光谱仪13和控制显示系统14解析收到的散射光信号，通过散射光谱位移或信号强度的增强与减弱等变化，识别微粒尺寸大小、球形或非球形颗粒、微粒材质等，进行高效的微粒光散射谱分析。
光镊技术由于其无接触、无损伤等优良特点在诸如生物科学、纳米科学、物理科学等领域发挥重要作用。其中，基于金属微粒的局域表面等离激元共振效应和对细胞生物无菌无毒等化学特性，使得捕获金属微粒在光镊领域展现出了明显的优势。通过高效的方法判断被捕获金属微粒的尺寸对于后续应用具有重要作用。一种应用所述装置进行金属微粒光散射谱分析的方法，其特征在于：通过对射双光束捕获金属微粒，实现微粒的快速稳定悬浮，在对射双光束的垂轴方向放置物镜，实现金属微粒侧向散射光的收集最大化，通过集成的光谱处理系统解析散射光信号，对光谱中峰位置实现金属微粒尺寸的识别。其中，激光器出射波长应远大于金属微粒表面等离子共振波长，避免共振吸收所引起的热效应及吸收力对金属微粒稳定悬浮的影响。
将光镊技术应用于表面增强拉曼散射光谱分析可以很好的利用紧聚焦光场梯度力和散射力共同作用实现非接触稳定捕获微粒，避免外界环境和基板带来的噪声影响，极大地提高了分析灵敏度。此外，结合本发明装置使用侧向散射光收集。更大程度上避免了与捕获光共光路，主光路中较强的捕获光和镜片反射光对散射光探测产生的干扰。一种应用所述装置进行表面增强拉曼散射光谱分析的方法，其特征在于：通过对射双光束捕获表面修饰有病毒特异性结合抗体的聚苯乙烯微粒，实现微粒的快速稳定悬浮，在对射双光束的垂轴方向放置物镜，实现表面修饰有病毒特异性结合抗体的聚苯乙烯微粒侧向散射光的收集最大化，将通过集成的光谱处理系统解析散射光信号，记录聚苯乙烯微粒未与病毒结合前的初始光谱，将病毒投送到被捕获微粒附近，再次通过集成的光谱处理系统解析散射光信号，记录聚苯乙烯微粒与病毒结合后的光谱，通过比较表面修饰有病毒特异性结合抗体的聚苯乙烯微粒与病毒结合前后的表面增强拉曼散射光谱信号，识别病毒种类。其中，所述的微粒表面修饰有病毒特异性结合抗体；所述病毒特异性结合抗体包括流感病毒、新型冠状病毒抗体等。
应用实施例1
本实施例以测量尺寸未知的金纳米棒的散射光谱分析为例。
激光器采用1064 nm光纤耦合固态激光器，实施过程中激光器输出稳定，即形成稳定的捕获光阱和用于表面等离子体共振激发。
选用金纳米棒作为待捕获的微粒。
1）由于待捕获的微粒为百纳米级别的金纳米棒，开启1064 nm光纤耦合固态激光器出射捕获激光，待激光功率稳定后开始实验。
2）由于焦点重合程度决定对射双光束形成的光阱的稳定程度和有效捕获区域的大小，在捕获微粒前需选取对射双光束系统的一侧光路为参考光，调节另一侧光路中的反射镜使得两束光的焦点位置重合，以保证对射双光束可以形成稳定的捕获光阱；
3）将金纳米棒（1mg/mL）用色谱级的异丙醇稀释1万倍后，在室压条件下，采用雾化投送法投送到双光束光阱有效捕获区域内；
4）通过物镜收集被捕获金纳米棒的散射光，根据被捕获微粒的位置调整物镜散射光收集的距离和位置，使其位于被捕获微粒的正上方；
5）光悬浮金纳米棒的散射光光强随偏振方向变化，在平行于偏振方向观测时，悬浮微粒的散射光强具有最大值。由于是对射双光束系统，先旋转一侧入射光方向上的半波片，使得调节物镜收集的散射光最强，接着再调节另一侧光路上的半波片使得物镜收集的散射光光强最大后，固定两个半波片的偏振方向不再发生变化。
6）通过光谱仪和控制显示系统解析金纳米棒的散射光信号，并绘制成横坐标为波长，纵坐标为强度的散射光光谱，如图4中的L1或L2曲线所示，根据金纳米棒的散射光谱峰位置判断光悬浮金纳米棒的长轴和短轴的尺寸，进行高效的微粒光散射谱分析。
应用实施例2
本实施例以表面修饰有病毒特异性结合抗体的聚苯乙烯微粒与病毒结合前后的表面增强拉曼散射光谱分析为例。
激光器采用532 nm光纤耦合固态激光器，实施过程中激光器输出稳定，即形成稳定的捕获光阱和用于拉曼激发。
选用表面修饰H1N1流感病毒结合抗体的聚苯乙烯球作为待捕获的微粒，直径为150 nm。该微粒具有与H1N1流感病毒的特异性结合的能力。
1）由于待捕获的微粒为百纳米级别的表面修饰H1N1流感病毒结合抗体的聚苯乙烯球，开启532 nm光纤耦合固态激光器出射捕获激光，待激光功率稳定后开始实验。
2）由于焦点重合程度决定对射双光束形成的光阱的稳定程度和有效捕获区域的大小，在捕获微粒前需选取对射双光束系统的一侧光路为参考光，调节另一侧光路中的反射镜使得两束光的焦点位置重合，以保证对射双光束可以形成稳定的捕获光阱；
3）将已修饰聚苯乙烯球（10mg/mL）用色谱级的异丙醇稀释5千倍后，在室压条件下，采用雾化投送法投送到双光束光阱有效捕获区域内；
4）通过物镜收集被捕获的已修饰聚苯乙烯球的散射光，根据被捕获微粒的位置调整物镜散射光收集的距离和位置，使其位于被捕获微粒的正上方；
5）光悬浮已修饰聚苯乙烯球的散射光光强随偏振方向变化，在平行于偏振方向观测时，悬浮微粒的散射光强具有最大值。由于是对射双光束系统，先旋转一侧入射光方向上的半波片，使得调节物镜收集的散射光最强，接着再调节另一侧光路上的半波片使得物镜收集的散射光光强最大后，固定两个半波片的偏振方向不再发生变化。
6）通过光谱仪和控制显示系统解析已修饰聚苯乙烯球的散射光信号，并绘制成横坐标为拉曼位移，纵坐标为强度的散射光光谱，如图5中的L1曲线所示，该光谱为已修饰的聚苯乙烯球未与H1N1流感病毒结合前的初始光谱。将混有流感病毒的气体投送到被捕获微粒附近，再次记录并解析微粒的拉曼光谱，如如图5中的L2曲线所示。通过比较表面修饰有H1N1流感病毒特异性结合抗体的聚苯乙烯球与病毒结合前后的表面增强拉曼散射光谱信号，验证气体中的流感病毒是H1N1流感病毒。
以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明的限制。应当指出的是，对于本领域的技术人员来说，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。

Claims (7)

1.一种微粒光散射谱分析装置，其特征在于，该装置包括激光器（1）、透镜组（2）、分束器（3）、第一半波片（4）、第一透镜（5）、第二半波片（6）、第一反射镜（7）、第二反射镜（8）、第三反射镜（9）、第二透镜（10）、微粒（11）、物镜（12）、光谱仪（13）、控制显示系统（14）；
所述激光器（1）出射捕获激光，经过透镜组（2）进行扩束准直，经分束器（3）后分光为两束光，第一束光经过第一半波片（4），经第一透镜（5）聚焦后构成第一束入射光，经分束器（3）分出的第二束光经第二半波片（6）、第一反射镜（7）、第二反射镜（8）、第三反射镜（9）和第二透镜（10）聚焦后构成第二束入射光，第一束入射光和第二束入射光用于捕获微粒（11），物镜（12）收集微粒（11）的散射光，光谱仪（13）与控制显示系统（14）连接解析微粒（11）散射光的信号；
所述的第一透镜（5）聚焦后构成的第一束入射光和第二透镜（10）聚焦后构成的第二束入射光形成对射双光束；
收集散射光的物镜（12）放置在对射双光束捕获微粒（11）的正上方；
所述的第一半波片（4）和第二半波片（6）的偏振方向均可以调节。
2.根据权利要求1所述的微粒光散射谱分析装置，其特征在于，所述的微粒（11）是金属微粒或者非金属微粒；所述金属微粒包括金微粒、镍微粒；所述的非金属微粒包括二氧化硅微粒、聚苯乙烯微粒。
3.根据权利要求1所述的微粒光散射谱分析装置，其特征在于，所述的微粒（11）尺寸为纳米量级到微米量级。
4.一种利用权利要求1所述的微粒光散射谱分析装置进行金属微粒光散射谱分析的应用方法，其特征在于：微粒（11）包括金属微粒，通过第一束入射光和第二束入射光形成的对射双光束捕获金属微粒，实现微粒的快速稳定悬浮，在对射双光束的垂轴方向放置物镜，实现金属微粒侧向散射光的收集最大化，通过集成的光谱处理系统解析散射光的信号，对光谱中峰位置实现金属微粒尺寸的识别。
5.根据权利要求4所述的应用方法，其特征在于：激光器出射波长大于金属微粒表面等离子共振波长，避免共振吸收所引起的热效应及吸收力对金属微粒稳定悬浮的影响。
6.一种利用权利要求1所述的微粒光散射谱分析装置进行表面增强拉曼散射光谱分析的应用方法，其特征在于：通过第一束入射光和第二束入射光形成的对射双光束捕获表面修饰有病毒特异性结合抗体的聚苯乙烯微粒，实现微粒的快速稳定悬浮，在对射双光束的垂轴方向放置物镜，实现表面修饰有病毒特异性结合抗体的聚苯乙烯微粒侧向散射光的收集最大化，将通过集成的光谱处理系统解析散射光的信号，记录聚苯乙烯微粒未与病毒结合前的初始光谱，将病毒投送到被捕获微粒附近，再次通过集成的光谱处理系统解析散射光的信号，记录聚苯乙烯微粒与病毒结合后的光谱，通过比较表面修饰有病毒特异性结合抗体的聚苯乙烯微粒与病毒结合前后的表面增强拉曼散射光谱信号，实现病毒检测。
7.根据权利要求6所述的应用方法，其特征在于：所述的微粒表面修饰有病毒特异性结合抗体；所述病毒特异性结合抗体为流感病毒或者新型冠状病毒抗体。
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