CN115228395A - 一种气溶胶发生器 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种气溶胶发生器，涉及生产设备技术领域，解决了相关技术中的气溶胶发生器难以安全产生有毒、有害及放射性的痕量成分细微颗粒物气溶胶的问题。该气溶胶发生器包括气溶胶管路上设置有进气口，进气口用于与外部气源相连，为气溶胶发生器提供洁净载气，气溶胶管路内形成有气溶胶发生腔，进气口与气溶胶发生腔连通，气溶胶管路为封闭结构；进样系统包括挤出件，挤出件伸入气溶胶发生腔，挤出件用于夹持物料，并将物料前端密封隔离在气溶胶发生腔中；激光剥离系统设置于气溶胶管路外，激光剥离系统产生的聚焦光束与物料作用，将物料剥离为颗粒物，颗粒物与洁净载气形成气溶胶。该气溶胶发生器用于产生气溶胶。

Description

一种气溶胶发生器

技术领域

本申请涉及但不限于生产设备技术领域，尤其涉及一种气溶胶发生装置。

背景技术

气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统。目前，市场上的气溶胶标准物质成分单一，一般为乳胶微粒，不能满足探测系统定标所需的不同成分气溶胶标准物质的需求，相关技术中常用粉尘气溶胶发生器及雾化气溶胶发生器产生不同成分气溶胶用于装置标定。

粉尘气溶胶发生器是一种通用的干粉气溶胶扩散器，该装置气溶胶包含两个过程，向扩散器持续供料和将粉末扩散为气溶胶，但该粉尘气溶胶发生器为开放系，无法控制颗粒物的扩散，容易造成有毒有害及放射性物质泄露。雾化气溶胶发生器的工作原理为压缩的空气以高速气流通过细口喷嘴，贮液装置中的液体被卷进高速气流并被高速气流粉碎成大小不一的雾滴，其中大直径液滴被喷嘴拦截落回贮液装置，剩下的细小液滴以高速喷出。该雾化气溶胶发生器发生的直接产物为特定粒径的液滴，受物料的形态限制，干燥后产生颗粒物的粒径大小受限，无法获得细微颗粒物。

发明内容

本申请实施例提供了一种气溶胶发生装置，解决了相关技术中的气溶胶发生装置难以安全产生有毒、有害及放射性的痕量成分细微颗粒物气溶胶的问题。

为了达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：

本申请实施例提供了一种气溶胶发生器，包括：气溶胶管路、进样系统和激光剥离系统，其中，气溶胶管路上设置有进气口，进气口用于与外部气源相连，为气溶胶发生器提供洁净载气，气溶胶管路内形成有气溶胶发生腔，进气口与气溶胶发生腔连通，气溶胶管路为封闭结构；进样系统包括挤出件，挤出件伸入气溶胶发生腔，挤出件用于夹持物料，并将物料前端密封隔离在气溶胶发生腔中；激光剥离系统，激光剥离系统设置于气溶胶管路外，激光剥离系统产生的聚焦光束与进样系统中的物料作用，将物料剥离为颗粒物，颗粒物与洁净载气形成气溶胶。

本申请实施例提供的气溶胶发生器，通过激光剥离系统产生的聚焦光束与气溶胶发生腔内的物料作用，将物料剥离为痕量成分颗粒物。外部气源提供洁净载气，外部气源与气溶胶管路系统中的进气口连通，使气流进入气溶胶发生腔内，洁净载气与颗粒物形成痕量成分气溶胶。相比于相关技术中的粉尘气溶胶发生器为开放系统设计，本申请将气溶胶管路进行密封，有效的防止了危险颗粒物的扩散，避免污染物的泄露，因此，本申请提供的气溶胶发生器可用于安全地产生有毒、有害及放射性的颗粒物。相比于相关技术中的雾化气溶胶发生器直接产物为特定粒径的液滴，且干燥后产生的微粒直径较小，无法生成细微颗粒物的缺点，本申请选用激光剥离系统与物料作用，将物料剥离为颗粒物，使得产生的颗粒物的粒径范围较广，且产生的颗粒物包含可吸入颗粒物等细微颗粒物。即，本申请实施例提供的气溶胶发生装置，解决了相关技术中的气溶胶发生装置难以安全产生有毒、有害及放射性痕量成分细微颗粒物气溶胶的问题。

在本申请提供的一种可实现方式中，激光剥离系统包括激光光源和光束传输整形组件，光束传输整形组件位于激光光源和物料之间，用于将激光光源发射的剥离激光脉冲聚焦于物料上，将物料剥离为颗粒物。

本申请实施例提供的气溶胶发生器，通过在激光剥离系统中设置激光光源和光束传输整形组件，激光光源可为第一激光器，光束传输整形组件可以为第一透镜，第一激光器用于产生高功率密度激光脉冲，而第一透镜位于第一激光器和物料之间，用于将第一激光器发射的剥离激光聚焦于物料上，保证焦点处剥离激光的强度高于物料的击穿阈值，产生等离子火花，等离子体冷却后形成颗粒物。

在本申请提供的一种可实现方式中，激光剥离系统包括激光参量监控组件，激光参量监控组件用于监测激光光源发射的剥离激光脉冲的质量并且根据需求调控剥离激光参数，控制剥离率。

本申请实施例提供的气溶胶发生器，通过设置激光参量监控组件，激光参量监控组件用于监测激光光源发射的剥离激光的质量，确保焦点处剥离激光的强度始终高于物料的击穿阈值。并且可以根据需求，如流量监控元件的流量信息，调控剥离激光参数，控制剥离率。

在本申请提供的一种可实现方式中，气溶胶管路包括气溶胶连接管道，气溶胶连接管道的一端设有进气口，气溶胶连接管道的另一端设有输出口，输出口与待用设备连接，气溶胶发生腔位于进气口和输出口之间，且与气溶胶连接管道连通，用于传输洁净载气及传输激光剥离产生的气溶胶。

在本申请提供的一种可实现方式中，气溶胶管路包括流量监控元件，流量监控元件设置在气溶胶连接管道上，流量监控元件与进气口连通，用于对流经气溶胶连接管道的气流流量进行监测和控制。

在本申请提供的一种可实现方式中，气溶胶发生腔与剥离激光方向垂直的腔壁上设有光学窗口，光学窗口用于物料位置监测。

在本申请提供的一种可实现方式中，气溶胶管路包括粒径选择元件，粒径选择元件设置在气溶胶连接管道上，粒径选择元件的进口与气溶胶发生腔的出口连通，用于对气溶胶的颗粒物进行筛选，以获取目标粒径气溶胶。

本申请实施例提供的气溶胶发生器，由于激光剥离系统产生的颗粒物的范围较广，为了获取所需的目标粒径气溶胶，筛选特定直径的细微颗粒物，在气溶胶发生器中还设置了粒径选择元件，将粒径选择元件的进口与气溶胶发生腔的出口连通，以获取目标粒径气溶胶。

在本申请提供的一种可实现方式中，气溶胶管路包括浓度测量元件，浓度测量元件位于气溶胶连接管道上的粒径选择装置出口处，用于测量目标粒径气溶胶的浓度信息。

在本申请提供的一种可实现方式中，气溶胶发生器包括控制模块，控制模块与浓度测量元件电联接，控制模块根据浓度测量元件测量的浓度信息调节剥离激光强度，调整剥离率或控制流量监控元件调节洁净载气流量，从而调节目标粒径气溶胶的浓度。

在本申请提供的一种可实现方式中，进样系统包括进料补充组件，进料补充组件包括驱动器和挤出件，驱动器位于气溶胶管路外，用于带动物料沿靠近激光剥离系统的方向移动，确保物料端面位于剥离激光焦点处。

本申请实施例提供的气溶胶发生器，在进样系统中设置步进电机作为驱动器。步进电机驱动波轮带动物料前移，保证物料端面始终位于激光焦点处。

在本申请提供的一种可实现方式中，进样系统还包括物料定位组件，物料定位组件位于气溶胶管路外，物料定位组件通过气溶胶发生腔的腔壁上的光学窗口实时监测物料端面，提供剥离激光与物料的相互作用位置信息。

本申请实施例提供的气溶胶发生器，通过在进样系统中设置物料定位组件进而通过气溶胶发生腔壁上的光学窗口实时监测物料端面，用于实时监测剥离激光与物料的作用位置信息。

在本申请提供的一种可实现方式中，控制模块电联接于驱动器和物料定位组件，控制模块根据物料定位组件监测的相互作用位置信息控制驱动器运动，以确保物料端面位于剥离激光的焦点处。

本申请实施例提供的气溶胶发生器，通过在进样系统中设置控制模块，控制模块电联接于驱动器和物料定位组件，控制模块根据激光定位装置监测的相互作用位置信息控制驱动器运动，确保物料的端面始终位于剥离激光的焦点处，即剥离激光剥离物料的位置始终不变，使每次剥离出等量的颗粒物，实现自动补料。

附图说明

图1为本申请实施例提供的气溶胶发生器的结构示意图之一；

图2为本申请实施例提供的气溶胶发生器的结构示意图之二；

图3为本申请实施例提供的气溶胶发生器中激光定位装置的一种可实现方式的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的不同强度的激光剥离铀材料产生的颗粒物气溶胶浓度曲线图；

图5为本申请实施例提供的激光剥离产生颗粒物的粒径统计图。

附图标记

1-激光剥离系统；11-激光光源；111-第一激光器；12-光束传输整形组件；121-第一透镜；13-激光参量监控组件；131-分束镜；132-第二透镜；133-激光参量监控元件；2-气溶胶管路；21-进气口；22-气溶胶连接管道；23-流量监控元件，24-气溶胶发生腔；25-粒径选择元件；26-浓度测量元件；27-输出口；3-进样系统；31-进料补充组件；311-驱动器；312-物料；313-挤出件；32-物料定位组件；321-第二激光器；322-第三透镜；323-电荷耦合元件；33-控制模块。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

在本申请实施例中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

此外，在本申请实施例中，“上”、“下”、“左”以及“右”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。

在本申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。

在本申请实施例中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

气溶胶是以固体或液体为分散质(又称分散相)和气体为分散介质所形成的溶胶。它具有胶体性质，如：对光线有散射作用、电泳、布朗运动等特性。大气中的固体和液体微粒作布朗运动，不因重力而沉降，可悬浮在大气中长达数月、数年之久。

在气溶胶吸入毒性研究、基础大气环境研究等气溶胶研究中需要用到标准气溶胶，标准的气溶胶也可以作为标准物质对粒径切割器，光学粒子计数器等设备进行标定；对于滤料及滤器测试系统，需要利用粒径及浓度稳定的标准气溶胶对过滤系统的质量及安全进行定期检测，标准的气溶胶颗粒物还可以作为流程示踪粒子，为此，本申请提供一种气溶胶发生器。

参照图1，本申请实施例提供了一种气溶胶发生器，包括：气溶胶管路2、进样系统3和激光剥离系统1，其中，气溶胶管路2上设置有进气口21，进气口21用于与外部气源相连，为气溶胶发生器提供洁净载气，气溶胶管路2内形成有气溶胶发生腔24，进气口21与气溶胶发生腔24连通，气溶胶管路2为封闭结构；进样系统3包括挤出件313，挤出件313伸入气溶胶发生腔24，挤出件313用于夹持物料312，并将物料312前端密封隔离在气溶胶发生腔24中；激光剥离系统1设置于气溶胶管路2外，激光剥离系统1产生的聚焦光束与进样系统3中的物料312作用，将物料312剥离为颗粒物，颗粒物与洁净载气形成气溶胶。通过激光剥离系统1产生的聚焦光束与气溶胶发生腔24内的物料312作用，将物料312剥离为痕量成分颗粒物。外部气源提供洁净载气，外部气源与气溶胶管路2中的进气口21连通，使气流进入气溶胶发生腔24内，洁净载气与颗粒物形成痕量成分气溶胶。相比于相关技术中的粉尘气溶胶发生器为开放系统设计，本申请将气溶胶管路2进行密封，有效的防止了危险颗粒物的扩散，避免污染物的泄露，因此，本申请提供的气溶胶发生器可用于安全地产生有毒、有害及放射性的颗粒物。相比于相关技术中的雾化气溶胶发生器直接产物为特定粒径的液滴，且干燥后产生的微粒直径较小，无法生成细微颗粒物的缺点，本申请选用激光剥离系统1与物料312作用，将物料312剥离为颗粒物，使得产生的颗粒物的粒径范围较广，且产生的颗粒物包含可吸入颗粒物等细微颗粒物。其中，细微颗粒物指的是环境空气中空气动力学当量直径小于等于10微米的颗粒物。

需要说明的是，进气口21与外部气源相连接；气流从进气口21进入气溶胶管路2内，在气溶胶发生腔24中气流与颗粒物形成气溶胶，此处的气流为洁净载气，气流中不应有杂质存在，如存在杂质，则形成的气溶胶内也会存在杂质，通过该气溶胶发生器获取的气溶胶则不能作为标准的气溶胶应用。

其中，激光剥离系统1包括激光光源11，光束传输整形组件12及激光参量监控组件13。参照图2，本实例选用激光光源为1064nm的脉冲激光器，即第一激光器111；本实例中光束传输整形组件12为第一透镜121。第一激光器111用于产生高功率密度激光脉冲，而第一透镜121位于第一激光器111和物料312之间，用于将第一激光器111发射的剥离激光聚焦于物料312上，保证焦点处剥离激光的能量始终高于物料312的击穿阈值，产生等离子火花，等离子冷却形成颗粒物，当然，光束传输整形组件12也可以为透镜、反射镜和传能光纤的组合(也可以是或的关系)，需要补充说明的是，本申请对于光束传输整形组件12的具体实施方式不作限制。

参照图1和图2，在此基础上，激光剥离系统1还包括激光参量监控组件13，激光参量监控组件13设置在气溶胶管路2外，用于监测第一激光器111发射的剥离激光的质量，确保焦点处剥离激光的能量始终高于物料312的击穿阈值。当然，激光参量监控组件13可以与剥离激光之间呈锐角设置，激光参量监控组件13也可以与剥离激光之间呈直角设置。由于本实例选用的分束镜131为45°分束镜131，因此本实例选用激光参量监控组件13与剥离激光之间呈直角设置。激光参量监控组件13与剥离激光之间角度根据具体实例而定。

如图2所示，进一步地，在第一激光器111之间设置分束镜131，分束镜131设置在第一激光器111和物料312之间，且设置在第一激光器111和第一透镜121之间，用于将第一激光器111发射的剥离激光分散为剥离激光路的第一剥离激光和监测路的第二剥离激光，剥离激光路的延伸方向与监测路的延伸方向垂直，第一剥离激光与第二剥离激光几乎相同，第一剥离激光穿过第一透镜121聚焦于物料312上，产生等离子火花，待等离子体冷却后形成颗粒物。而在分束镜131和激光参量监控元件133之间设置第二透镜132，此时，监测路的第二剥离激光穿过第二透镜132聚焦于激光参量监控元件133上，如此，激光参量监控元件133监测到监测路的第二剥离激光与聚焦前的第一剥离激光参数几乎相同，方便激光参量监控元件133准确监测的第二剥离激光的质量。激光参量监控元件133与第一激光器111电连接，根据需要控制激光参量监控元件133就能调控第一激光器111产生的剥离激光能量。需要具体说明的是，第一透镜121和第二透镜132的类型或者尺寸既可以相同，也可以不同，本申请不作限制。为了方便获取，节省时间成本，优选地，第一透镜121和第二透镜132的类型相同。

参照图1和图2，更进一步地，进样系统3包括进料补充组件31，进料补充组件31包括驱动器311和挤出件313，驱动器311位于气溶胶发生腔24外，用于放置物料312并带动物料312沿靠近激光剥离系统1的方向移动，以确保第一激光器111发射的剥离激光始终聚焦于物料312端面上。挤出件313伸入气溶胶发生腔24，挤出件313用于夹持物料312，并将物料312前端密封隔离在气溶胶发生腔24中。

示例地，驱动器311可以为传动带，在驱动器311的两端设置有主动轮和从动轮，通过驱动器311驱动主动轮和从动轮来带动传动带上的物料312沿靠近激光剥离系统1的位置移动。驱动器311还可以为步进电机，步进电机驱动主动轮以带动物料312前移，保证物料312端面始终位于激光焦点处。物料312位于驱动器311上且物料312前端密封于气溶胶发生腔24中。当然，驱动器311也可以通过其他方式带动物料312沿靠近激光剥离系统1的位置移动。

其中，物料312的端面形状可以为长条形、圆形、三角形等规则形状，也可以为不规则形状，对此，本申请不做限制。在一些实施例中，物料312为丝状结构，端面为圆形。第一激光器111发射的剥离激光聚焦于物料312的端面处，以使激光剥离的位置始终不变，使每次都能剥离出等量的颗粒物。当然，也可以根据需求的不同，选择不同成分的物料312产生痕量成分气溶胶。

其中，挤出件313伸入气溶胶发生腔24，挤出件313用于夹持物料312，并将物料312前端密封隔离在气溶胶发生腔24中，挤出件313可以为滑轮和柔性吸嘴组成，滑轮固定在气溶胶发生腔24的外壁，柔性吸嘴位于气溶胶发生腔24内壁，滑轮与驱动器311配合，将物料312送入气溶胶发生腔24，柔性吸嘴用于密封及支撑物料312。

在本申请提供的一些实施例中，如图1和图2所示，为了确保剥离率一定，需要保证物料312端面始终位于剥离激光焦点处。在气溶胶发生器中设置了物料定位组件32，以便于实时监测剥离激光与物料312的相互作用位置信息，物料定位组件32设置在气溶胶管路2外，通过气溶胶发生腔24侧壁上的光学窗口实时监测物料312端面位置。根据剥离激光与312的作用位置信息对气溶胶发生器中的其他装置进行自行调整。需要补充说明的是，其中气溶胶发生腔24侧壁上的光学窗口的轴向延伸方向与激光剥离系统1所发射的剥离激光的方向垂直，且光学窗口既可以为一个，也可以为两个，设置两个光学窗口可以更好的对物料312端面位置，当然，气溶胶发生腔24上与激光剥离方向相同的侧壁上还可以设置一个光学窗口，此光学窗口用于使第一激光器111发射的剥离激光射入聚焦于物料312的端面位置，如气溶胶发生腔24的腔壁由透明材料，如石英玻璃制成，则可不在气溶胶发生腔24上设置与激光剥离方向相同的腔壁上的光学窗口，当然，如透明材料也可清晰的观测到第一激光器111发射的剥离激光是否聚焦于物料312的端面的相互作用位置信息，也可不在气溶胶发生腔24上设置与激光剥离方向垂直的侧壁的光学窗口。

当然，气溶胶发生器还可以包括控制模块33，控制模块33电联接与驱动器311和物料定位组件32，控制模块33根据物料定位组件32监测到的剥离激光与物料312的相互作用位置信息控制驱动器311运动，以确保物料312端面始终位于剥离激光的焦点处，即剥离激光剥离物料312端面的位置始终不变，使每次剥离出等量的颗粒物。通过在气溶胶发生器内设置控制模块33，控制模块33电联接于驱动器311和物料定位组件32，将物料定位组件32与驱动器311的信息高度集成在控制模块33内。控制模块33可根据物料定位组件32监测的剥离激光与物料312的相互作用位置信息自动控制驱动器311，实现自动补料。

如图1、图2和图3所示，示例地，物料定位组件32可以为阴影照相，如物料定位组件32为阴影照相时，物料定位组件32包括第二激光器321、第三透镜322和电荷耦合元件323，第二激光器321为阴影照相提供光源，电荷耦合元件323即CCD，可以直接将光学信号转换为模拟电流信号，电流信号经过放大和模数转换后，实现图像的获取、存储、传输、处理和复现等，其具有图像畸变小、无残像、响应速度快等优点。第三透镜322位于第二激光器321和电荷耦合元件323之间，第二激光器321发射的激光作用于剥离激光与物料312的相互作用位置，使用第三透镜322将激光聚焦于电荷耦合元件323，电荷耦合元件323与控制模块33电联接，控制模块33用于根据电荷耦合元件323所获取的信息，如图像信息，控制驱动器311运动，以确保第一激光器111发射的剥离激光始终聚焦于物料312的端面处，以确保每次剥离出等量的颗粒物。

参照图1和图2，在本申请提供的其他的一些实施例中，气溶胶发生器包括气溶胶连接管道22，气溶胶连接管道22的一端设有进气口21，气溶胶连接管道22的另一端设有输出口27，进气口21用于与外部气源相连，为气溶胶发生器提供洁净载气，输出口27与待用设备连接，气溶胶发生腔24位于进气口21和输出口27之间且与气溶胶管道22连通，用于传输洁净载气以及传输激光剥离产生的痕量成分气溶胶。

在此基础上，气溶胶管路2包括流量监控元件23，流量监控元件23设置在气溶胶连接管道22上。流量监控元件23与进气口21连通，用于对流经气溶胶连接管道22的气流流量进行监测和控制。根据实际需求设定气流流量。

参照图1和图2，为了对气溶胶中的颗粒物的粒径大小进行筛选，以获取目标粒径的气溶胶，在气溶胶管路2中还设置了粒径选择元件25，同样地，粒径选择元件25设置在气溶胶连接管道22内，粒径选择元件25的进口与气溶胶发生腔24的出口连通，如此，可获取目标粒径气溶胶。即从颗粒物中获取细微颗粒物，其中，粒径选择元件25可以为漏斗形结构，由于不同粒径的颗粒物的气流聚焦方式不同，通过改变漏嘴位置，选择不同粒径的颗粒物通过，得到粒径确定的气溶胶，即可获取目标粒径气溶胶。

在本申请提供的一些其他的实施例中，如图1和图2所示，为了测量获取目标粒径气溶胶的浓度信息，在气溶胶管路2中还设置了浓度测量元件26，浓度测量元件26设置在粒径选择元件25出口处，用于测量目标粒径气溶胶的浓度信息。在此需要说明的是，浓度测量元件26除了可以测量目标粒径气溶胶的浓度外，还可以测量目标粒径气溶胶中的粒径分布等其它影响气溶胶稳定性的因素。

参照图1和图2，为了获取稳定浓度的气溶胶，根据浓度测量元件26中测量的浓度信息，通过调节激光光源11参量、调整剥离率或通过控制流量监控元件23调节所述洁净气流流量，从而调节气溶胶浓度。

当然，操作人员既可以通过浓度测量元件26中测量的浓度信息，人为的调节激光光源11参量，调整剥离率或通过控制流量监控元件23来调节洁净气流的流量，从而调节目标粒径气溶胶的浓度信息，当然，也可以与控制模块33电连接，控制模块33不仅电联接于驱动器311和物料定位组件32，也可以电连接于浓度测量元件26，控制模块33根据浓度测量元件26测量的浓度信息调节剥离激光的强度，如调节激光光源11的参量、调整剥离率或控制流量监控元件23来调节洁净载气流量，从而调节目标粒径气溶胶的浓度。

如图1和图2所示，需要补充说明的是，浓度测量元件26可以应用激光散射法，激光散射法是用激光作光源，在入射光方向以外，借检测散射光强度、频移及其角度依赖等而得到粒子重量、尺寸、分布及聚集态结构等信息的方法统称，浓度测量元件26用激光散射法检测目标粒径气溶胶的粒径分布以及气溶胶的浓度变化，确定目标粒径气溶胶的稳定性。一束激光照射到气溶胶区域，光与气溶胶中的细微颗粒物产生光的散射，利用米氏(Mie)散射理论，通过测量多个角度散射光的光强差异，即可以推得气溶胶中细微颗粒物的浓度变化，对剥离激光能量及洁净载气流量微调，进而获取到稳定的目标粒径气溶胶。

在本申请提供的其他的一些实施例中，参照图1和图2，相关技术中的气溶胶发生器产生的气溶胶浓度一般位于PPM量级，PPM代表着百万分之一，即mg/m³，经过多级稀释才能产生痕量成分气溶胶，过程较为复杂，痕量即为某种物质的含量在百万分之一以下，本申请提供了一种优选方案，仅通过调节气溶胶连接管道22的气流流量、物料312中的元素含量以及剥离激光剥离物料312的效率共同决定，但在实际使用中会使气溶胶连接管道22中的气流流量一定，因为流量决定着流场的构型，流量变化将会引起气溶胶流场的变化。需要补充说明的是，物料312一般选用的为稳定化合物，如氧化物等，因为剥离激光在剥离单质时会引起爆燃。如想要获取痕量成分气溶胶仅通过选取含有不同元素均匀稳定材料，以调整物料312中的元素含量，以及剥离激光的强度，以及驱动器311的运动速度即可，相比于相关技术中提到的气溶胶发生器需要不断稀释才能产生痕量成分气溶胶的方法，本申请提供的气溶胶发生器过程简单，操作方便，可快速生成痕量成分气溶胶。

如图1和图2所示，此外，气溶胶发生器的气溶胶管路2为封闭设置，整个气溶胶的产生处于在密闭环境中，不会造成有毒物质的泄露，气溶胶发生器可以用于产生有毒、有害及放射性气溶胶。当然，气溶胶连接管道22设置有输出口27，输出口27直接与待需要气溶胶的设备连接，此时，气溶胶发生器中的痕量成分气溶胶直接通过输出口27进入待需要气溶胶的设备，也不会造成有毒物质的泄露。

参照图2、图4和图5所示，示例地，为确定模拟颗粒物的浓度，利用重量离线称法开展了气溶胶发生器的浓度标定。利用不同强度的激光脉冲剥离铀矿石建立激光强度与模拟排放物浓度之间的关系。随着激光强度的增长，图4给出了5Hz激光能量分别为12.5mJ，25mJ，32mJ，57mJ及82mJ产生的气溶胶浓度，实例中使用激光波长1064nm，脉冲宽度10ns。从图中可以看出，气溶胶浓度和激光能量存在较明显的线性关系。还对激光剥离的含铀气溶胶颗粒物粒径进行监测，得到颗粒物粒径分布图，如图5所示。由图中可以看出激光剥离得到的颗粒物粒径浓度在1-10μm范围内最高，该粒径范围十分有利于为细微颗粒物研究提供标准物料312。

以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种气溶胶发生器，其特征在于，包括：

气溶胶管路，所述气溶胶管路上设置有进气口，所述进气口用于与外部气源相连，为所述气溶胶发生器提供洁净载气，所述气溶胶管路内形成有气溶胶发生腔，所述进气口与所述气溶胶发生腔连通，所述气溶胶管路为封闭结构；

进样系统，所述进样系统包括挤出件，所述挤出件伸入所述气溶胶发生腔，所述挤出件用于夹持物料，并将所述物料前端密封隔离在所述气溶胶发生腔中；

激光剥离系统，所述激光剥离系统设置于所述气溶胶管路外，所述激光剥离系统产生的聚焦光束与所述进样系统中的所述物料作用，将物料剥离为颗粒物，所述颗粒物与所述洁净载气形成气溶胶。

2.根据权利要求1所述的气溶胶发生器，其特征在于，所述激光剥离系统包括激光光源和光束传输整形组件，所述光束传输整形组件位于所述激光光源和物料之间，用于将所述激光光源发射的剥离激光脉冲聚焦于所述物料上，将所述物料剥离为所述颗粒物。

3.根据权利要求2所述的气溶胶发生器，其特征在于，所述激光剥离系统包括激光参量监控组件，所述激光参量监控组件用于监测所述激光光源发射的所述剥离激光脉冲的质量并且根据需求调控剥离激光参数，控制剥离率。

4.根据权利要求1所述的气溶胶发生器，其特征在于，所述气溶胶管路包括气溶胶连接管道，所述气溶胶连接管道的一端设有所述进气口，所述气溶胶连接管道的另一端设有输出口，所述输出口与待用设备连接，所述气溶胶发生腔位于所述进气口和所述输出口之间，且与所述气溶胶连接管道连通，用于传输所述洁净载气及传输所述激光剥离产生的气溶胶。

5.根据权利要求4所述的气溶胶发生器，其特征在于，所述气溶胶管路包括流量监控元件，所述流量监控元件设置在所述气溶胶连接管道上，所述流量监控元件与所述进气口连通，用于对流经所述气溶胶连接管道的气流流量进行监测和控制。

6.根据权利要求5所述的气溶胶发生器，其特征在于，所述气溶胶发生腔与所述剥离激光方向垂直的腔壁上设有光学窗口，所述光学窗口用于所述物料位置监测。

7.根据权利要求6所述的气溶胶发生器，其特征在于，所述气溶胶管路包括粒径选择元件，所述粒径选择元件设置在所述气溶胶连接管道上，所述粒径选择元件的进口与所述气溶胶发生腔的出口连通，用于对所述气溶胶的所述颗粒物进行筛选，以获取目标粒径气溶胶。

8.根据权利要求7所述的气溶胶发生器，其特征在于，所述气溶胶管路包括浓度测量元件，所述浓度测量元件位于所述气溶胶连接管道上的所述粒径选择装置出口处，用于测量所述目标粒径气溶胶的浓度信息。

9.根据权利要求8所述的气溶胶发生器，其特征在于，所述气溶胶发生器包括控制模块，所述控制模块与所述浓度测量元件电联接，所述控制模块根据所述浓度测量元件测量的浓度信息调节所述剥离激光强度，调整剥离率或控制所述流量监控元件调节所述洁净载气流量，从而调节所述目标粒径气溶胶的浓度。

10.根据权利要求9所述的气溶胶发生器，其特征在于，所述进样系统包括进料补充组件，所述进料补充组件包括驱动器和所述挤出件，所述驱动器位于所述气溶胶管路外，用于带动所述物料沿靠近所述激光剥离系统的方向移动，确保所述物料端面位于所述剥离激光焦点处。

11.根据权利要求10所述的气溶胶发生器，其特征在于，所述进样系统还包括物料定位组件，所述物料定位组件位于所述气溶胶管路外，所述物料定位组件通过气溶胶发生腔的腔壁上的所述光学窗口实时监测物料端面，提供所述剥离激光与所述物料的相互作用位置信息。

12.根据权利要求11所述的气溶胶发生器，其特征在于，所述控制模块电联接于所述驱动器和所述物料定位组件，所述控制模块根据所述物料定位组件监测的所述相互作用位置信息控制所述驱动器运动，以确保所述物料端面位于所述剥离激光的焦点处。

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