激光空气中囚禁微粒与THz拉曼光谱鉴别研究

The characterization and clean of particulates (PM10, PM2.5, or even smaller) in air that are harmful to human body health, cause air pollution, and affect climate change has always been an attractive area. Recently, optical trapping and optical guiding of aerosol particles have drawn more and more research interest. This project is about the optical trapping and guiding of micro-particles in air, especially the polluting particle (eg. soot, haze, and Bermuda spores). The micro-particles are first optically pulling from far away towards the light source by negative photophoretic force. Then, the pulling particles are trapping by the designed structure light. Finally, the trapped particles are characterized by THz Raman spectroscopy made by Rubidium atomic filter. This project may provide a new method for the application of the laser Raman tweezers in air pollution research.

对空气中有害人体健康，导致空气污染，影响气候变化的悬浮微粒（PM10，PM2.5或更小）的识别甚至清理一直是人们关注的方向。近年来，利用激光囚禁、导引空气型微粒越来越引起人们的重视。本项目主要利用激光囚禁和导引技术研究微米颗粒，特别是空气中的污染型颗粒（如烟尘、雾霾、黑粉菌孢子等颗粒）。首先利用激光导致的负光致迁动力将远处的吸收型微粒吸引到近处；利用结构光束囚禁微粒；进一步利用铷原子滤波器搭建超低频拉曼光谱装置，用于鉴别囚禁中的微粒。该项目的结果可以为激光拉曼光镊在空气污染研究方面提供新思路。

本课题主要研究激光作为光镊在囚禁大尺度颗粒过程中的作用，本课题研究的大尺度颗粒主要为吸收型微粒，特别是涉及大气污染相关的微粒。.通过建立一个低真空实验环境，用于观察激光对于吸收型颗粒的吸引作用。在激光的照射下，吸收型颗粒表面热量不均匀，因而与周围空气的碰撞会产生一个光致热力。研究了光致热力与颗粒本身吸收系数，表面的形状，光强，周围气压等的关系。进而研究了利用调制光强产生周期性驱动力，使颗粒的运动与质量的关系联系起来。进而用于测量微小颗粒质量、密度的过程。.重要结果主要包括发表了关于研究光致热力与颗粒本身吸收系数，表面的形状，光强，周围气压等的关系的文章；发表了关于利用调制光强产生周期性驱动力，用于测量微小颗粒质量的文章。对于研究激光导致吸收型微粒的光致热力方面起到探索作用。