本发明具体提供了一种捕获颗粒物并测量其相态、形貌和化学组分的系统。所述系统包括光镊产生装置、信号采集装置、反应腔、用于检测反应腔温湿度的温湿度传感器及气路系统；所述信号采集装置包括照明光光源、光谱仪和质谱仪；所述气路系统包括液滴产生气路、用于调控液滴环境湿度的湿度控制气路、臭氧产生气路和有机气溶胶产生气路。光镊产生装置能够稳定捕获颗粒物，信号采集装置能够收集拉曼散射信号并采集图像，反应腔及气路系统能够调控液滴环境条件如湿度、反应气体浓度等，并可使液滴电离成离子后进入质谱进样口。通过调整质谱入口连接扩展件的结构，本发明可与不同种类的质谱仪联用。