CN116825603A - 激光消光装置及单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种激光消光装置及单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪，激光消光装置包括依次连接的第一消光件、第二消光件和第三消光件；沿激光的传输方向，第一消光件上开设第一滤光孔，第二消光件上开设第二滤光孔，第三消光件上开设第三滤光孔；第一滤光孔、第二滤光孔和第三滤光孔连通；且第二滤光孔的孔直径小于第一滤光孔的孔直径，并小于第三滤光孔的孔直径；第一滤光孔、第二滤光孔和第三滤光孔的孔壁面均包括吸光材料面；第一消光件、第二消光件和第三消光件的端面均包括吸光材料面。本申请实施例能够对激光进行消光处理，使激光外部边缘不稳定的激光能量“光晕”被过滤掉，使进入测径区的激光接近理想状态，提高检测结果的准确性。

Description

激光消光装置及单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪

技术领域

本申请涉及质谱仪技术领域，尤其涉及一种激光消光装置及单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪。

背景技术

气溶胶是指液体或固体颗粒物均匀分散在气体中形成的相对稳定的气体和颗粒物的混合物，颗粒物的空气动力学粒径一般为0.002-100μm。为了较全面获得气溶胶的信息，需要测量其气体和颗粒物的化学成分。对于气体成分的检测，常用的技术有：气相色谱-火焰粒子探测技术、气相色谱-质谱连用技术、质子转移反应质谱技术、光电离质谱技术和化学电离质谱技术等。对于颗粒物化学成分检测，其技术可分成离线和在线两大类。其中离线技术常采用滤膜收集颗粒物，并结合离子色谱仪、原子吸收光谱、气相色谱-质谱仪、中子激发X射线光谱等进行分析。在线技术可采用气溶胶质谱仪和单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪。

目前，检测气溶胶中气体和颗粒物的化学成分，往往需要采用两台甚至多台仪器方能获得结果，且不同仪器及检测技术的差异会对测量结果产生影响。因此，使用同一套检测仪器，对气溶胶中气体和颗粒物的化学成分进行在线、实时检测尤为必要，且具有较好的经济性。

现有技术中，单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪是一种对大气中单颗粒气溶胶的监测、成份分析的高时间分辨率仪器，具有同时测量大气中单个细微颗粒物粒径、多种化学成份和混合状态的特点。单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪由空气动力学透镜进样系统、激光测径系统、激光电离系统、质谱检测系统组成，以完成单颗粒气溶胶的物质谱信号采集和成份确认。

大气中的气溶胶颗粒在大气压条件下进入仪器内部的真空系统；颗粒在空气动力学透镜的作用下，聚焦成为一准直颗粒束，在离开空气动力学透镜时经气体超音速膨胀进入测径区；在测径区有两束固定间距的激光，颗粒先后经过两束激光，获取颗粒在两束激光之间的越渡时间，一方面用来计算颗粒的空气动力学直径，另一方面用来计算颗粒到达电离区中心时间；颗粒到达电离区中心时，电离激光器开启，颗粒被电离；电离产生的正负离子经双极飞行时间质量分析器分别检测，得到每一个正负离子的质谱图，可分析出颗粒中的金属、硫酸盐、硝酸盐、铵盐、有机碳、元素碳等成分。

其中，测径区的激光的理想状态呈轴状的激光束，周边尽量干净。然而，在实际检测中，激光器发出的光源并不够好，激光轴的周边有“光晕”，“光晕”会影响激光在测径区的工作，使检测结果受到杂光的干扰而不准确，严重时甚至无法测得结果。

发明内容

为了解决背景技术中提到的至少一个问题，本申请实施例提供一种激光消光装置及单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪，该激光消光装置安装于激光器的激光出射端，能够对激光器出射的激光进行消光处理，使激光外部边缘不稳定的激光能量“光晕”被过滤掉，抑制激光杂波，达到消除“光晕”目的，使进入测径区的激光接近理想状态，从而减少对检测结果的干扰，使测径系统能够稳定工作，提高检测结果的准确性。

为了实现上述目的，本申请实施例第一方面提供一种激光消光装置，用于安装在所述激光器的激光出射端；

所述激光消光装置包括依次连接的第一消光件、第二消光件和第三消光件，所述第一消光件位于所述第二消光件靠近所述激光出射端的一侧；

沿激光的传输方向，所述第一消光件上开设有第一滤光孔，所述第二消光件上开设有第二滤光孔，所述第三消光件上开设有第三滤光孔；所述第一滤光孔连通至所述第二滤光孔，所述第二滤光孔连通至所述第三滤光孔；且所述第二滤光孔的孔直径小于所述第一滤光孔的孔直径，并小于所述第三滤光孔的孔直径；所述第一滤光孔、所述第二滤光孔和所述第三滤光孔的孔壁面均包括吸光材料面；所述第一消光件的两端、所述第二消光件的两端和所述第三消光件的两端的端面均包括吸光材料面。

在一种可以实现的实施方式中，所述第一滤光孔的孔直径与所述第二滤光孔的孔直径的差值为a，0mm＜a≤0.5mm；所述第三滤光孔的孔直径与所述第二滤光孔的孔直径的差值为b，0mm＜b≤0.5mm。

在一种可以实现的实施方式中，所述第一滤光孔的孔直径与所述第三滤光孔的孔直径相等。

在一种可以实现的实施方式中，所述第一滤光孔和所述第二滤光孔之间、所述第二滤光孔和所述第三滤光孔之间均设置有导光孔；

各所述导光孔均与该所述导光孔相邻的两滤光孔连通，且各所述导光孔的孔直径均大于与该所述导光孔相邻的两滤光孔的孔直径，各所述导光孔的孔壁面均包括吸光材料面。

在一种可以实现的实施方式中，所述第一滤光孔位于所述第一消光件远离所述激光出射端的一端，所述第一滤光孔靠近所述激光出射端的一端设置有第一导光孔，所述第一导光孔与所述第一滤光孔连通，且所述第一导光孔的孔直径大于所述第一滤光孔的孔直径，所述第一导光孔的孔壁面包括吸光材料面；

所述第二滤光孔位于所述第二消光件远离所述激光出射端的一端，所述第一滤光孔和所述第二滤光孔之间的导光孔包括第二导光孔，所述第二导光孔位于所述第二消光件靠近所述激光出射端的一端；

所述第三滤光孔位于所述第三消光件远离所述激光出射端的一端，所述第二滤光孔和所述第三滤光孔之间的导光孔包括第三导光孔，所述第三导光孔位于所述第三消光件靠近所述激光出射端的一端；

所述第一导光孔的孔直径小于所述第二导光孔的孔直径，并小于所述第三导光孔的孔直径。

在一种可以实现的实施方式中，所述第一消光件靠近所述第二消光件一侧的端面设置用于匹配所述第二导光孔的第一凸止口，至少部分所述第一滤光孔设置于所述第一凸止口的中心处；

所述第二消光件靠近所述第三消光件一侧的端面设置有用于匹配所述第三导光孔的第二凸止口，至少部分所述第二滤光孔设置于所述第二凸止口的中心处；

所述第三消光件远离所述第二消光件一侧的端面设置有用于匹配设定件的第三凸止口，至少部分所述第三滤光孔设置于所述第三凸止口的中心处。

在一种可以实现的实施方式中，所述第一消光件靠近所述激光出射端一侧的端面的中心密封安装有透光片；

所述第一消光件绕激光的传输方向的周向表面开设有用于安装密封圈的密封槽。

在一种可以实现的实施方式中，所述第一消光件靠近所述激光出射端一侧的端面的外周设置有用于连接所述激光器的消光件止口；所述第一消光件和所述第二消光件之间、所述第二消光件和所述第三消光件之间均通过螺栓连接。

本申请实施例第二方面提供一种单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪，包括激光器和如上述的激光消光装置，所述激光消光装置安装在所述激光器的激光出射端。

在一种可以实现的实施方式中，所述激光器包括依次连接的激光器本体、调整法兰和连接法兰，所述连接法兰位于所述调整法兰靠近所述激光消光装置的一侧，所述激光器本体的激光出射方向朝向所述激光消光装置，所述调整法兰和所述连接法兰的中心均设置有用于激光通过的开孔；

所述调整法兰靠近所述连接法兰的一侧设置有凸球调整面，所述连接法兰靠近所述调整法兰的一侧设置有凹球调整面，所述凸球调整面和所述凹球调整面相互配合；

所述连接法兰靠近所述激光消光装置的一侧设置有法兰止口，所述法兰止口与所述激光消光装置的消光件止口相互配合。

本申请实施例提供一种激光消光装置及单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪。该激光消光装置包括依次连接的第一消光件、第二消光件和第三消光件。沿激光传输的延伸方向，第一消光件上开设有第一滤光孔，第二消光件上开设有第二滤光孔，第三消光件上开设有第三滤光孔。第二滤光孔的孔直径小于第一滤光孔的孔直径并小于第三滤光孔的孔直径。各消光件的端面和各滤光孔的孔壁面均包括吸光材料面。

激光由第一消光件远离第二消光件的一端入射。可以理解的是，激光的中心部分具有理想状态的轴状激光束，围绕该中心部分的周边具有“光晕”。以轴状激光束的传输方向设定为激光的传输方向，至少部分“光晕”的传输方向与激光的传输方向不同。

当入射激光进入第一滤光孔，第一滤光孔仅允许其孔直径范围内的激光通过，位于第一滤光孔的孔直径外围的激光，接触到第一消光件端面的吸光材料并被吸收过滤掉。进入第一滤光孔但传播方向与激光的传输方向不同的杂散激光，接触到第一滤光孔的孔壁面的吸光材料并被吸收过滤掉。这样，第一消光件完成对入射激光的初级过滤消光。

经过第一滤光孔过滤的激光进入第二滤光孔，由于第二滤光孔的孔直径小于第一滤光孔，第二消光件对激光进行进一步过滤。第二滤光孔仅允许其孔直径范围内的激光通过，位于第二滤光孔的孔直径外围的激光，接触到第二消光件的端面的吸光材料并被吸收过滤掉。进入第二滤光孔但传播方向与激光的传输方向不同的杂散激光，接触到第二滤光孔的孔壁面的吸光材料并被吸收过滤掉。这样，第二消光件完成对入射激光的进一步过滤消光。

经过第二滤光孔过滤的激光进入第三滤光孔，由于第二滤光孔的孔直径较小，对激光具有散射和衍射作用，在第二滤光孔靠近第三滤光孔的一侧形成散射衍射光，第三消光件对激光和这些散射衍射光进行再一步过滤。第三滤光孔仅允许其孔直径范围内的激光通过，位于第三滤光孔的孔直径外围的散射衍射光和激光，接触到第三消光件的端面的吸光材料并被吸收过滤掉。进入第三滤光孔但传播方向与激光的传输方向不同的散射衍射光和杂散激光，接触到第三滤光孔的孔壁面的吸光材料并被吸收过滤掉。这样，第三消光件完成对入射激光的进一步过滤消光。同理，在第二滤光孔靠近第一滤光孔的一侧也会形成散射衍射光，第一消光件对这些散射衍射光同样具有过滤作用。

由此，激光经过消光装置的三个消光件的过滤消光作用，使入射激光周边的“光晕”被有效抑制，形成周边尽量干净的轴状激光束，避免对检测结果的干扰，使测径系统稳定工作，检测结果准确度高。

该单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪包括激光器和上述的激光消光装置，激光消光装置安装在激光器的激光出射端，具有相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的激光消光装置的结构示意图；

图2为图1的A-A向视图；

图3为本申请实施例提供的第一消光件的结构示意图；

图4为图3的B-B向视图；

图5为本申请实施例提供的第二消光件的结构示意图；

图6为图5的C-C向视图；

图7为本申请实施例提供的第三消光件的结构示意图；

图8为图7的D-D向视图；

图9为本申请实施例提供的单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪中激光消光装置、激光器和测径腔的连接示意图；

图10为图9的俯视图。

附图标记说明：

100-激光消光装置；

110-第一消光件；111-第一导光孔；112-第一滤光孔；113-第一凸

止口；114-消光件止口；115-安装槽；116-密封槽；

120-第二消光件；121-第二导光孔；122-第二滤光孔；123-第二凸

止口；

130-第三消光件；131-第三导光孔；132-第三滤光孔；133-第三凸

止口；

140-透光片；141-压片；142-第一密封槽；143-第二密封槽；

151-头端螺纹孔；152-尾端螺纹孔；

160-密封圈；161-第一密封圈；162-第二密封圈；

200-激光器；

210-激光器本体；

220-调整法兰；221-凸球调整面；

230-连接法兰；231-凹球调整面；232-法兰止口；

300-测径腔本体；301-安装孔。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请的实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。值得注意的是，附图中所描述的实施例只是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例。即通过附图所描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

以下将参照图1-图8并结合图9和图10对本申请实施例提供的激光消光装置进行说明。

本申请实施例提供一种激光消光装置100，参照图1和图2并结合图9和图10所示，激光消光装置100用于安装在激光器200的激光出射端。

激光消光装置100包括依次连接的第一消光件110、第二消光件120和第三消光件130，第一消光件110位于第二消光件120靠近激光出射端的一侧。

沿激光的传输方向，第一消光件110上开设有第一滤光孔112，第二消光件120上开设有第二滤光孔122，第三消光件130上开设有第三滤光孔132。第一滤光孔112连通至第二滤光孔122，第二滤光孔122连通至第三滤光孔132。第二滤光孔122的孔直径小于第一滤光孔112的孔直径，并小于第三滤光孔132的孔直径。

沿激光的传输方向，第一消光件110的两端的端面、第二消光件120的两端的端面和第三消光件130的两端的端面均包括吸光材料面。第一滤光孔112、第二滤光孔122和第三滤光孔132的孔壁面均包括吸光材料面。

其中，第一滤光孔112连通至第二滤光孔122，其含义可以是第一滤光孔112直接连通第二滤光孔122，也可以是第一滤光孔112间接连通第二滤光孔122(如可以是第一滤光孔112通过下述第二导光孔121间接连通第二滤光孔122)。同理，第二滤光连通至第三滤光孔132，其含义可以是第二滤光孔122直接连通第三滤光孔132，也可以是第二滤光孔122间接连通第三滤光孔132(如可以是第二滤光孔122通过下述第三导光孔131连通至第三滤光孔132)。

各滤光孔的孔壁面及各消光件的端面均包括吸光材料面，在具体实施方式上，既可以在上述表面涂覆现有技术中的吸光材料以形成吸光材料面，也可以由吸光材料整体制作消光件以形成吸光材料面。吸光材料面对照射其上的光线无透射，也不产生映射和大量耀斑和反光，从而达到吸光消光效果。

可以理解的是，第一滤光孔112、第二滤光孔122和第三滤光孔132在对应的消光件上形成通孔，借助其吸光材料的孔壁面可以用于对激光器200出射的激光进行过滤，以消除围绕激光中心部分的“光晕”，各滤光孔的孔直径尺寸均应接近理想激光束中心部分的直径尺寸。示例性的，当设计理想激光束中心部分的直径尺寸为2.6mm，各滤光孔的孔直径尺寸均约束在2.6mm内，且第二滤光孔122的孔直径尺寸最小。

在本申请实施例中，如图2中虚线箭头所示，由激光器200出射的激光，从第一消光件110远离第二消光件120的一端入射到激光消光装置100，并依次经过第二消光件120、第三消光件130后射出。激光器200出射的激光为非理想状态，激光的中心部分具有理想状态的轴状激光束，围绕该中心部分的周边具有“光晕”。以轴状激光束的传输方向设定为激光的传输方向，至少部分“光晕”的传输方向与激光的传输方向不同。

当入射激光进入第一滤光孔112，第一滤光孔112仅允许其孔直径范围内的激光通过，位于第一滤光孔112的孔直径外围的激光，接触到第一消光件110端面的吸光材料并被吸收过滤掉。进入第一滤光孔112但传播方向与激光的传输方向不同的杂散激光，接触到第一滤光孔112的孔壁面的吸光材料并被吸收过滤掉。这样，第一消光件110完成对入射激光的初级过滤消光。

经过第一滤光孔112过滤的激光进入第二滤光孔122，由于第二滤光孔122的孔直径小于第一滤光孔112，第二消光件120对激光进行进一步过滤。第二滤光孔122仅允许其孔直径范围内的激光通过，位于第二滤光孔122的孔直径外围的激光，接触到第二消光件120的端面的吸光材料并被吸收过滤掉。进入第二滤光孔122但传播方向与激光的传输方向不同的杂散激光，接触到第二滤光孔122的孔壁面的吸光材料并被吸收过滤掉。这样，第二消光件120完成对入射激光的进一步过滤消光。

经过第二滤光孔122过滤的激光进入第三滤光孔132，由于第二滤光孔122的孔直径较小，对激光具有散射和衍射作用，在第二滤光孔122靠近第三滤光孔132的一侧形成散射衍射光，第三消光件130对激光和这些散射衍射光进行再一步过滤。第三滤光孔132仅允许其孔直径范围内的激光通过，位于第三滤光孔132的孔直径外围的散射衍射光和激光，接触到第三消光件130的端面的吸光材料并被吸收过滤掉。进入第三滤光孔132但传播方向与激光的传输方向不同的散射衍射光和杂散激光，接触到第三滤光孔132的孔壁面的吸光材料并被吸收过滤掉。这样，第三消光件130完成对入射激光的进一步过滤消光。同理，在第二滤光孔122靠近第一滤光孔112的一侧也会形成散射衍射光，第一消光件110对这些散射衍射光同样具有过滤作用。

由此，激光经过消光装置的三个消光件的过滤消光作用，使入射激光周边的“光晕”被有效抑制，形成周边尽量干净的轴状激光束，避免对检测结果的干扰，使测径系统稳定工作，检测结果准确度高。

在一种可以实现的实施方式中，参照图2所示，第一滤光孔112的孔直径与第二滤光孔122的孔直径的差值为a，0mm＜a≤0.5mm。第三滤光孔132的孔直径与第二滤光孔122的孔直径的差值为b，0mm＜b≤0.5mm。

其中，第二滤光孔122的孔直径范围可以为2.3mm-2.8mm，由此即可确定第一滤光孔112和第三滤光孔132的孔直径。

这样设置，一方面能够避免第一滤光孔112、第三滤光孔132比第二滤光孔122的孔直径更小或相等，由于散射和衍射带来更多的散射衍射光，无法达到上述滤光消光作用；另一方面能够避免第一滤光孔112、第三滤光孔132比第二滤光孔122的孔直径大太多，使两者对具有不同传输方向的杂散激光滤光消光效果不明显，同样无法达到上述滤光消光作用。

在一种可以实现的实施方式中，参照图2所示，第一滤光孔112的孔直径与第三滤光孔132的孔直径相等。

在一种实施例中，第二滤光孔122的孔直径为2.5mm，第一滤光孔112的孔直径和第三滤光孔132的孔直径均为2.8mm。在另一种实施例中，第二滤光孔122的孔直径为2.2mm，第一滤光孔112的孔直径和第三滤光孔132的孔直径均为2.6mm。

这样，第一滤光孔112和第三滤光孔132以相同的孔直径对激光的杂散激光进行滤光消光，能够对杂散激光进行了两次筛选，提高了在同一传输方向上的杂散激光的滤光消光效果。

在一种可以实现的实施方式中，参照图1和图2所示，第一滤光孔112和第二滤光孔122之间、第二滤光孔122和第三滤光孔132之间均设置有导光孔。

各导光孔均与该导光孔相邻的两滤光孔连通，且各导光孔的孔直径均大于与该导光孔相邻的两滤光孔的孔直径，各导光孔的孔壁面均包括吸光材料面。

这样，导光孔的孔直径大于滤光孔的孔直径，当激光在相邻的上一个滤光孔与下一个滤光孔之间传输时，传播方向与激光的传输方向不同的杂散激光接触到导光孔的孔壁面的吸光材料并被吸收过滤掉，使导光孔对进入下一个滤光孔的激光进行滤光消光。进一步的，第二滤光孔122的端口处具有散射和衍射光，第二滤光孔122两侧的导光孔还可以对第二滤光孔122边缘处散射和衍射光进行滤光消光。导光孔的设置辅助滤光孔共同提高了激光消光装置100的滤光消光效果。

在一种可以实现的实施方式中，参照图2-图4所示，第一滤光孔112位于第一消光件110远离激光出射端的一端，第一滤光孔112靠近激光出射端的一端设置有第一导光孔111，第一导光孔111与第一滤光孔112连通，且第一导光孔111的孔直径大于第一滤光孔112的孔直径，第一导光孔111的孔壁面包括吸光材料面。

这样设置，在激光入射到第一滤光孔112之前，第一导光孔111可以对激光进行滤光消光，传播方向与激光的传输方向不同的杂散激光接触到第一导光孔111的孔壁面的吸光材料并被吸收过滤掉，可以提高激光消光装置100的滤光消光效果。

参照图2、图5和图6所示，第二滤光孔122位于第二消光件120远离激光出射端的一端，第一滤光孔112和第二滤光孔122之间的导光孔包括第二导光孔121，第二导光孔121位于第二消光件120靠近激光出射端的一端。

参照图2、图7和图8所示，第三滤光孔132位于第三消光件130远离激光出射端的一端，第二滤光孔122和第三滤光孔132之间的导光孔包括第三导光孔131，第三导光孔131位于第三消光件130靠近激光出射端的一端。

参照图2所示，第一导光孔111的孔直径小于第二导光孔121的孔直径，并小于第三导光孔131的孔直径。

这样，将滤光孔布置在远离激光出射端的一侧，使每个滤光孔的前端都设置导光孔对激光进行滤光消光，减少了进入滤光孔内的杂散激光的入射量，整体提高了激光消光装置100的滤光消光效果。

第一导光孔111相对第二导光孔121和第三导光孔131的小直径设置，可以对激光器200出射的激光进行相对量大一些的滤光消光，减少进入到后面的滤光孔以及导光孔的杂散激光的入射量。

在一种实施例中，沿激光传输方向，第一导光孔111的延伸长度大于第二导光孔121的延伸长度，第二导光孔121的延伸长度等于第三导光孔131的延伸长度，各滤光孔的延伸长度均远小于第二导光孔121的延伸长度。

这样，滤光孔和导光孔的延伸长度的设置，可以对杂散激光的滤光消光量进行合理的分配，达到预设效果。

在一种可以实现的实施方式中，参照图2和图4所示，第一消光件110靠近第二消光件120一侧的端面设置用于匹配第二导光孔121的第一凸止口113，至少部分第一滤光孔112设置于第一凸止口113的中心处。

参照图2和图6所示，第二消光件120靠近第三消光件130一侧的端面设置有用于匹配第三导光孔131的第二凸止口123，至少部分第二滤光孔122设置于第二凸止口123的中心处。

参照图2和图8所示，第三消光件130远离第二消光件120一侧的端面设置有用于匹配设定件的第三凸止口133，至少部分第三滤光孔132设置于第三凸止口133的中心处。

这样，将凸止口安装至对应的滤光孔内，可以使第一消光件110、第二消光件120和第三消光件130同轴定位，进而提高第一滤光孔112、第二滤光孔122和第三滤光孔132同轴度，使滤光孔可以均衡的消除激光周边的“光晕”，以达到更好的激光消光效果。

在一种可以实现的实施方式中，参照图1和图2所示，第一消光件110靠近激光器出射端一侧的端面的中心密封安装有透光片140。

其中，透光片140允许激光透过且不影响激光的传输方向及传输量。在一些实施例中，透光片140可以是玻璃片。

第一消光件110的靠近激光器出射端的端面可以开设安装槽115，安装槽115呈具有大端和小端两层阶梯槽的环形槽。安装槽115的小端位于靠近第一消光件110的中心位置一侧。安装槽115的小端的槽底面开设有与安装槽115同轴的环形的第一密封槽142，第一密封槽142内安装第一密封圈161。透光片140通过第一密封圈161嵌装在安装槽115的小端。安装槽115的大端安装压片141，压片141靠近透光片140的一侧开设环形的第二密封槽143，第二密封槽143内安装第二密封圈162。压片141通过第二密封圈162压装透光片140。压片141上还均布有螺纹孔，第一消光件110上对应开设螺纹孔，压片141通过螺钉固定在第一消光件110上。

压片141与透光片140之间的第二密封圈162、透光片140与消光件的第一密封圈161可以保证激光消光装置100的内部与外界环境空气之间的密封性。当激光消光装置100安装至单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪的测径腔本体300中时，透光片140可以防止外界环境空气进入激光消光装置100的内部，避免因透光片140密封不好影响测径腔本体300内部的真空状态，影响测径系统工作。

在一种可以实现的实施方式中，参照图1和图2所示，第一消光件110绕激光的传输方向的周向表面设计有用于安装密封圈160的密封槽116。

在一种实施例中，各消光件为等直径圆柱体结构，则第一消光件110的侧表面开设密封槽116。

这样，当第一消光件110安装至单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪的测径腔本体300上预设的安装孔301中，可以通过密封圈160使测径腔本体300的内部与外界环境保持密封隔离，防止外界环境空气向测径腔本体300内部渗透，使测径腔本体300内部可以处于真空状态。

在一种可以实现的实施方式中，参照图1-图8所示，第一消光件110靠近激光出射端一侧的端面的外周设置有用于连接激光器200的消光件止口114。第一消光件110和第二消光件120之间、第二消光件120和第三消光件130之间均通过螺栓连接。

其中，激光消光装置100通过消光件止口114实现与激光器200的定位连接。第一消光件110、第二消光件120和第三消光件130中相邻两者之间可以设置相对对应的尾端螺纹孔152和头端螺纹孔151，通过螺钉螺纹连接头端螺纹孔151和尾端螺纹孔152，实现相邻两个消光件之间的连接。

以下将结合图9和图10对本申请实施例提供的单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪进行说明。

本申请实施例提供一种单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪，参照图9和图10所示，包括激光器200和如上述的激光消光装置100，激光消光装置100安装在激光器200的激光出射端。

本申请实施例提供的单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪，包括激光器200和如上述结构的激光消光装置100，具有相同的有益效果，不再赘述。

在一种可以实现的实施方式中，参照图9和图10所示，激光器200包括依次连接的激光器本体210、调整法兰220和连接法兰230，连接法兰230位于调整法兰220靠近激光消光装置100的一侧，激光器本体210的激光出射方向朝向激光消光装置100，调整法兰220和连接法兰230的中心均设置有用于激光通过的开孔。

调整法兰220靠近连接法兰230的一侧设置有凸球调整面221，连接法兰230靠近调整法兰220的一侧设置有凹球调整面231，凸球调整面221和凹球调整面231相互配合。

连接法兰230靠近激光消光装置100的一侧设置有法兰止口232，法兰止口232与激光消光装置100的消光件止口114相互配合。

在本申请实施例中，单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪的测径区设置测径腔本体300，测径腔本体300工作时内部为真空环境，测径腔本体300的侧壁上开设安装孔301。激光消光装置100卡装于安装孔301内，其中第三消光件130和第二消光件120伸入安装孔301内，第一消光件110的侧壁与安装孔301的孔内壁贴合，第一消光件110通过其外周密封槽116内的密封圈160与安装孔301密封连接，防止外界环境空气向测径腔本体300内部渗透。

第一消光件110的消光件止口114贴合安装孔301外端口处的测径腔本体300的外侧壁，连接法兰230的法兰止口232卡装消光件止口114，实现激光器200与第一消光件110的定位，且安装法兰通过螺钉连接在测径腔本体300上。

至此，实现激光消光装置100、激光器200与测径腔本体300的定位连接。

这样设置，测径腔本体300与外界环境空气之间能够有效密封隔离，能够防止外界环境空气对测径腔本体300内部真空环境的影响，防止影响检测结果。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够包括除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

最后应说明的是：以上各实施例仅用于说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种激光消光装置，其特征在于，用于安装在激光器的激光出射端；

所述激光消光装置包括依次连接的第一消光件、第二消光件和第三消光件，所述第一消光件位于所述第二消光件靠近所述激光出射端的一侧；

沿激光的传输方向，所述第一消光件上开设有第一滤光孔，所述第二消光件上开设有第二滤光孔，所述第三消光件上开设有第三滤光孔；所述第一滤光孔连通至所述第二滤光孔，所述第二滤光孔连通至所述第三滤光孔；且所述第二滤光孔的孔直径小于所述第一滤光孔的孔直径，并小于所述第三滤光孔的孔直径；所述第一滤光孔、所述第二滤光孔和所述第三滤光孔的孔壁面均包括吸光材料面；所述第一消光件的两端、所述第二消光件的两端和所述第三消光件的两端的端面均包括吸光材料面。

2.根据权利要求1所述的激光消光装置，其特征在于，所述第一滤光孔的孔直径与所述第二滤光孔的孔直径的差值为a，0mm＜a≤0.5mm；所述第三滤光孔的孔直径与所述第二滤光孔的孔直径的差值为b，0mm＜b≤0.5mm。

3.根据权利要求2所述的激光消光装置，其特征在于，所述第一滤光孔的孔直径与所述第三滤光孔的孔直径相等。

4.根据权利要求1-3任一项所述的激光消光装置，其特征在于，所述第一滤光孔和所述第二滤光孔之间、所述第二滤光孔和所述第三滤光孔之间均设置有导光孔；

各所述导光孔均与该所述导光孔相邻的两滤光孔连通，且各所述导光孔的孔直径均大于与该所述导光孔相邻的两滤光孔的孔直径，各所述导光孔的孔壁面均包括吸光材料面。

5.根据权利要求4所述的激光消光装置，其特征在于，所述第一滤光孔位于所述第一消光件远离所述激光出射端的一端，所述第一滤光孔靠近所述激光出射端的一端设置有第一导光孔，所述第一导光孔与所述第一滤光孔连通，且所述第一导光孔的孔直径大于所述第一滤光孔的孔直径，所述第一导光孔的孔壁面包括吸光材料面；

所述第二滤光孔位于所述第二消光件远离所述激光出射端的一端，所述第一滤光孔和所述第二滤光孔之间的导光孔包括第二导光孔，所述第二导光孔位于所述第二消光件靠近所述激光出射端的一端；

所述第三滤光孔位于所述第三消光件远离所述激光出射端的一端，所述第二滤光孔和所述第三滤光孔之间的导光孔包括第三导光孔，所述第三导光孔位于所述第三消光件靠近所述激光出射端的一端；

所述第一导光孔的孔直径小于所述第二导光孔的孔直径，并小于所述第三导光孔的孔直径。

6.根据权利要求5所述的激光消光装置，其特征在于，所述第一消光件靠近所述第二消光件一侧的端面设置用于匹配所述第二导光孔的第一凸止口，至少部分所述第一滤光孔设置于所述第一凸止口的中心处；

所述第二消光件靠近所述第三消光件一侧的端面设置有用于匹配所述第三导光孔的第二凸止口，至少部分所述第二滤光孔设置于所述第二凸止口的中心处；

所述第三消光件远离所述第二消光件一侧的端面设置有用于匹配设定件的第三凸止口，至少部分所述第三滤光孔设置于所述第三凸止口的中心处。

7.根据权利要求1-3任一项所述的激光消光装置，其特征在于，所述第一消光件靠近所述激光出射端一侧的端面的中心密封安装有透光片；

所述第一消光件绕激光的传输方向的周向表面开设有用于安装密封圈的密封槽。

8.根据权利要求1-3任一项所述的激光消光装置，其特征在于，所述第一消光件靠近所述激光出射端一侧的端面的外周设置有用于连接所述激光器的消光件止口；所述第一消光件和所述第二消光件之间、所述第二消光件和所述第三消光件之间均通过螺栓连接。

9.一种单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪，其特征在于，包括激光器和如权利要求1-8任一项所述的激光消光装置，所述激光消光装置安装在所述激光器的激光出射端。

10.根据权利要求9所述的单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪，其特征在于，所述激光器包括依次连接的激光器本体、调整法兰和连接法兰，所述连接法兰位于所述调整法兰靠近所述激光消光装置的一侧，所述激光器本体的激光出射方向朝向所述激光消光装置，所述调整法兰和所述连接法兰的中心均设置有用于激光通过的开孔；

所述调整法兰靠近所述连接法兰的一侧设置有凸球调整面，所述连接法兰靠近所述调整法兰的一侧设置有凹球调整面，所述凸球调整面和所述凹球调整面相互配合；

所述连接法兰靠近所述激光消光装置的一侧设置有法兰止口，所述法兰止口与所述激光消光装置的消光件止口相互配合。