单颗粒气溶胶飞行时的碎片形态、成像、质谱分析

微米级细颗粒物的形态对毒理学和气候学都非常重要,但颗粒的这些属性很难在自然环境中测量到.电子显微镜学需要在基质上收集颗粒态,可见光散射提供的分辨率不足,X射线同步加速器研究被限定在集合的颗粒物上.这里,展示1种原位测量方法,对在自然环境中分辨就绪在亚微米级到纳米级的单颗粒呈像,采用1个有明暗度强的直线加速器相干光源的X射线自由电子激光.引入单颗粒气溶胶到脉冲的X射线光束中,有足够强的衍射光可以测量到单个颗粒的形态以进行分析.同时,由光速发射出的离子碎片采用质谱进行分析,已确定出来单颗粒气溶胶颗粒的组成成分.研究结果显示,单颗粒烟煤颗粒的内部扩线的对称性使其服从于非平衡聚合,同时碎片体积的变化范围非常大.此外,该方法可以延伸到解析无序颗粒集合的静止和动态形态.这种总体形态分析法可推广用于蛋白学的溶剂可达性、氨基酸的流体动力学交互作用中的震动能转化以及火焰法大量合成纳米结构物质等领域.