大气气溶胶对环境气候、空气质量、人体健康等具有重大影响,实时监测大气气溶胶成分和分布对大气气溶胶的理化特性研究具有巨大作用。在线单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)以其强大的实时分析能力[1],被广泛用于大气气溶胶科学研究和城市PM2.5污染源解析工作[2]。然而,当前的单颗粒质谱仍存在诸多不足之处。如何通过技术手段的改进全面提升仪器的性能,满足仪器在更多应用领域的使用需求是一项重要工作。本团队对现有的SPAMS的各项性能进行了改进,主要包括以下方向:(1)研制了可以实现更宽范围、更高效率进样的空气动力学透镜颗粒传输系统;(2)开发颗粒物浓缩系统,与空气动力学透镜结合实现对低浓度环境下颗粒物的高效浓缩;(3)采用高功率405 nm激光及自动粒径校正测径系统提升颗粒物检测的效率以及测径准确率;(4)采用更高性能的100 Hz紫外脉冲激光电离系统,大幅度提高颗粒物检测速度;(5)采用双脉冲延时引出技术提升了双极质谱系统的分辨率;(6)开发了新型的多通道、宽动态范围数据采集系统,实现超大信号与超小信号的不妥协同时检测,彻底解决了K+等大信号超量程以及信号扭曲问题;新一代高性能单颗粒气溶胶质谱(HP-SPAMS)的研制大大提升了仪器的性能、拓展了仪器的应用能力。新一代HP-SPAMS不仅可以满足更宽粒径、更高时间分辨率、更加精确的单颗粒检测需求,其优化的结构设计,使其可适用于车载环境进行移动实时监测。基于HP-SPAMS进样技术的SPAMS跟随"雪龙号"科考船开展了北极科考研究,取得了宝贵的科学资料。此外,HP-SPAMS仪器在广东省韶关天井山国家大气背景站开展了应用研究工作,初步的结果显示尽管背景站的PM2.5质量浓度几乎达到仪器的检测极限,HP-SPAMS仍然能够在短时间内获得统计意义的颗粒数目。