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单粒子悬浮是研究悬浮气溶胶液滴的光学、物理和化学性质的常用工具。利用光学陷阱和电动力平衡（EDBs）的方法已经被开发出来测量液滴的化学反应性、表面张力、粘度、折射率（RI）、光吸收系数、扩散系数和相形貌等。使用光散射方法来确定悬浮液滴的大小是很常见的，但液滴的光散射取决于它的大小和复折射率（RI），因此，光学性质必须已知或同时测量。

目前光谱尺寸方法已经发展，利用形态依赖共振（MDRs）现象，出现在特征波长的测量光谱。在激发这些模式的波长处的光可以更有效地散射，用光谱仪对这些光进行采样，可以发现光谱的强烈增强。MDR的波长位置是液滴大小和RI的敏感函数，而MDR的线宽取决于液滴的模阶和吸光特性。光谱方法允许同时检索球形均匀液滴的大小和RI，并且尺寸、RI和波长色散特性可以以非常高的精度去测量。

James F. Davies教授带领其团队将制备好的喷墨打印墨水由MicroFab喷墨打印技术产生半径为25μm的微液滴，均匀分散在收集液中，再使用线性四极杆电动平衡（LQ-EDB）和宽带光散射方法（Mie共振光谱法），对悬浮液滴的大小和折射率进行同时检测，设置示意图如图1所示，单液滴如图2所示。

▲ 图1 MIE光谱分析原理，来自LED的光穿过直径为<1mm的虹膜，距离二极管5mm。分束器通过双凸透镜反射50%的入射光，并通过窗口进入LQ-EDB室。光聚焦在距离镜头C约75mm的地方，照射在捕集器中的液滴上。来自液滴的背散射光遵循相同的光路，由透镜C聚焦，通过分束器，从转向镜上反射，聚焦在光纤的入口。

▲ 图2 MicroFab喷头喷射皮升级液滴图示。

在干燥条件下进行同源系列二醇的单组分蒸发实验，以确保蒸发的二醇的气相压力为零，并消除可能导致可逆吸水的RH波动的可能性，再通过对聚乙二醇蒸发和悬浮液滴的湿度增长进行实验，展示其测量的准确性，如图3所示，为了确定蒸汽压，对蒸发速率进行了测试，如图4所示，展示了使用Mie共振光谱对悬浮在LQEDB中的单个液滴进行精确检索的液滴尺寸和折射率。

▲ 图3 在用深红色LED照射的5500nm液滴中测定聚乙二醇的（A）RI。（B）用MRFIT确定相应的液滴半径。（C）使用从MRFIT得到的输入变量的实验Mie共振光谱（黑色）与最佳拟合预测（浅红色）的比较。

▲ 图4 （A）聚乙二醇液滴的半径-平方随时间的变化。对这些数据的线性拟合（红色虚线）显示其蒸发速率。用蒸发速率计算蒸汽压。（B）记载中298K时聚乙二醇蒸汽压的值（黑色圆圈）与实验温度（蓝色十字）和温度蒸汽压（红色十字）进行比较，如图中所示。

通过MicroFab喷墨打印产生皮升级微小液滴后使用线性四极杆电动平衡装置和Mie共振光谱法对悬浮液滴的尺寸和折射率进行同时测量。通过这种方法可以高精度地探测气溶胶的物理和光学性质。并且通过对聚乙二醇蒸发、吸湿和显微镜观察进行实验证明了其测量的准确性。喷墨打印技术提供了一种精确测量悬浮液滴尺寸和折射率的方法，有助于深入了解气溶胶的性质和在大气科学、环境科学等领域的应用。