气动透镜在1995年由Liu Peng等人提出,随后广泛应用于颗粒质谱仪、材料合成以及微观尺度器件装配等方面。气动透镜利用空气动力学原理,由多级孔板与腔室组成。在包含有纳米颗粒的气溶胶通过这些孔板上的小孔时,在收缩再扩张的过程中造成颗粒轨迹线与载气迹线的分离,使得颗粒被汇聚在了中心轴线上,形成了细小的颗粒束流。通过设计气动透镜中孔板的孔径以及腔室长度和形状,可以使气动透镜适用于不同粒径、密度范围的颗粒。而正是由于气动透镜这种灵活可变的特性,气动透镜在之后发展出了许多适用不同颗粒粒径范围以及不同载气的类型。气动透镜颗粒汇聚效果提升了单位体积内颗粒浓度,提供了一极细小的颗粒束流,为随后的对于颗粒的研究实验提供了一种可靠且颗粒不断更新的颗粒源。气动透镜作为一种良好的颗粒束源,其对于纳米颗粒强场电离实验有着至关重要的意义。气动透镜形成微米量级的颗粒束流,将绝大部分颗粒集中在这细小的束流中,这与激光聚焦后微米尺度的光斑直径相适配,极大的提高了颗粒与激光的作用效率。同时气动透镜产生的纳米颗粒束流在激光作用区域中纳米颗粒是不断被更新的,故而可以使用更高的激光光强进行带有损伤性质的实验。此外,气动透镜其汇聚微米量级束流的能力也能被应用于微纳光学中微纳器件的生长和装配。纳米颗粒广泛存在于地球大气、行星以及宇宙空间中,参与着许多不同的化学与物理过程。相比于块状材料,纳米颗粒表面、尺寸和形状都将影响纳米颗粒性质,展现出了与块状材料不同的特性。因而,对于纳米颗粒的研究具有着至关重要的意义。探究纳米颗粒在强场中电离得到的光致发射电子和离子是一种有效的对纳米颗粒性质研究的方法,纳米颗粒不同的性质将导致不同的光电子（离子）发射,因而通过对光电子（离子）的探测可对纳米颗粒性质进行探究。同时,随着激光脉冲进入了阿秒领域,对固体中发生在阿秒尺度的电子运动的探测将变为现实,纳米颗粒作为无衬底的影响的固体材料是极佳的研究对象。本文首先对气溶胶发生与处理进行了介绍,按照先后顺序从气溶胶产生与干燥到气溶胶中和与粒径筛选。随后详细介绍了气动透镜的设计理论,设计了两种用于输运10-1000nm粒径范围纳米颗粒的气动透镜,并通过理论计算对两种方案进行了评估,理论上可将100-1000 nm粒径范围内的纳米颗粒束流直径控制在400μm以下。分析比较两种方案优缺点,说明了气动透镜参数对于纳米颗粒输运效果的影响。接着,完成了对气动透镜和真空腔室的组装与测试,与理论相比虽有差距,但已经实现纳米颗粒的聚焦在直径1 mm-2 mm范围内。同时,对气动透镜进行了相应的改进,主要对入口处限流孔和缓和腔的结构进行了改进,进一步提升了纳米颗粒输运效率。将气动透镜与速度影像仪配套组装,实现了气动透镜系统在纳米颗粒强场电离中的应用。探测Si O2与Ti O2光电子与光离子的动量分布,验证了气动透镜对于颗粒具有良好的输运效果,同时也适用于激光光强超过纳米颗粒损伤阈值的实验。通过结合光离子探测实验和FDTD模拟,验证了Ti O2光离子产率角分布对纳米颗粒表面等离激元场分布的表征能力。