一种连续可调谐深紫外激光消杀装置及其消杀方法制造方法及图纸

本申请提供了一种连续可调谐深紫外激光消杀装置及其消杀方法，包括外壳，外壳内设有深紫外激光器，深紫外激光器通过光束整形系统与扫描镜头连接，深紫外激光器与控制系统连接，控制系统与扫描镜头连接；深紫外激光器包括泵浦源一，泵浦源一后依次设置有全反射镜、激光工作物质、反射镜、双折射滤波片、输出镜、倍频晶体，倍频晶体的下部设有三倍频晶体，反射镜的一侧还设有泵浦源二；本申请中，处于紫外(UVC)波段(200

【技术实现步骤摘要】
一种连续可调谐深紫外激光消杀装置及其消杀方法


[0001]本申请涉及消毒
，具体涉及一种连续可调谐深紫外激光消杀装置及其消杀方法。

技术介绍

[0002]紫外辐射对细菌和病毒的杀灭作用已经在常见细菌和病毒上得到了验证，紫外辐射是一种广谱类杀菌消毒方式；实验研究表明，大部分细菌和病毒接受的累积紫外剂量达到20mJ时，其灭活率可以高达99％以上。此外，UV
‑
C紫外线消毒杀菌不产生任何二次污染物，当物体表面的各种细菌病毒经过紫外UV
‑
C波照射时，紫外线会穿透微生物的细胞膜和细胞核，诱导胸腺嘧啶二聚体的形成和DNA链的交联，光产物导致DNA的结构变形，并中断RNA转录和DNA复制，最后导致细胞突变或死亡，细胞不能繁殖，微生物不久就会死亡；另一方面，由于辐射能使空气中的氧电离成氧离子，再使氧气氧化生成臭氧或使水氧化生成过氧化氢。臭氧和过氧化氢均有杀菌作用。
[0003]深紫外消杀是一种广谱消毒的行之有效的技术手段；253.7nm的紫外线能有效破坏微生物的遗传物质(DNA或RNA)，使细菌和病毒等无法完成遗传物质的复制和转录，目前国内外许多学者已经对紫外灯、紫外LED消杀进行了大量的研究工作，中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所专家董小平研究团队发现，采用253.7nm的紫外灯，发射功率密度为90μW/cm2的UVC照射冠状病毒，60分钟就可以杀灭病毒，2006年，默克实验室的Paul J.Meechan团队证实在辐照度为40W/cm2的情况下，12.5分钟可以杀死孢子构成的生物体；2007年，Berrin Ozcelik等人证实253.7nm紫外光源距物体30cm时，45分钟可以杀死硬币、剪刀等物体表面的真菌和细菌，2015年，首尔国立大学的Soo
‑
Ji Kim等人实验发现266nm和270nm波长的UV
‑
LED的灭活效果与其他波长模块显著不同，在3mJ/cm2的剂量下，仅照射奶酪片约10分钟，就能灭活约99.99％的病原体，且不影响质量，也不会产生大量的受伤细胞，但UV
‑
LED只能固定在特定波长，这体现了对可调谐多用途紫外激光器的需求。
[0004]UVC的杀菌作用最强，以汞灯的形式广泛用于灭活微生物，然而，紫外线汞灯有几个关键的局限性；首先，紫外线灯是脆弱的，因此在受到任何冲击时，都有可能因破损而漏汞，此外，其预热时间较长，在低温下无法发挥最大功效，传统紫外线设备穿透力不大，只适用于无菌室，接种箱，手术室内的空气及物体表面的灭菌，紫外线灯距照射物不宜超过1.2m，且能量低，需要很长时间才能达到较好的杀菌效果；对于紫外灯，其发射的紫外线强度仅为90μW.s/cm2的照射剂量，消灭99.99％的病毒需要3.5小时以上，紫外激光具有高功率密度、高峰值功率、高定向性，相比于传统的紫外灯在消杀时间、消杀距离、消杀效率提高了几个数量级，具备消毒谱广、灭杀时间短、消毒距离远、使用成本低等优点，紫外激光其发射的峰值功率可高达10
‑
50kW，峰值功率密度高达1
×
10
12
μW/cm2‑5×
10
12
μW/cm2，因此，利用激光的高峰值功率特性将大大减少消灭细菌和病毒的时间，甚至激光能够快速捕捉到高速流动的病毒，并瞬间将其消灭，另外，其散射光亦具有很高的强度，足以消杀病毒，因此可大大提高消杀面积和体积，甚至达到无死角消杀。
[0005]另外，由于紫外激光具有高定向性，即使传播几百米的距离其能量仍可集中到很小的光斑范围内，能量具有高度集中的优势，因此远距离消杀激光具有绝对优势，保守估计紫外激光的消杀距离可达几百米，特别适合航站楼、火车站、体育场、军营等大范围的消杀场景，面对疫情，航空公司、酒店和零售空间等大型公共场所对紫外激光消杀的需求将更高。
[0006]综上所述，为克服传统紫外灯照射功率密度低、作用距离短、消杀耗时久效率低的缺点，需要提供一种利用深紫外激光消杀方式来解决上述技术问题。

技术实现思路

[0007]本申请提供了一种连续可调谐深紫外激光消杀装置，包括外壳，所述外壳内设有深紫外激光器，所述深紫外激光器通过光束整形系统与扫描镜头连接，所述深紫外激光器还通过激光器通讯线缆与控制系统连接，所述控制系统通过扫描镜头通讯线缆与扫描镜头连接；所述深紫外激光器包括泵浦源一，所述泵浦源一后依次设置有全反射镜、激光工作物质、反射镜、双折射滤波片、输出镜、倍频晶体，所述倍频晶体的下部设有三倍频晶体，所述反射镜的一侧还设有泵浦源二。
[0008]作为一种优选方案，所述激光工作物质为钛宝石晶体。
[0009]作为一种优选方案，深紫外激光器在233
‑
300nm的波长范围内实现连续波长调节。
[0010]作为一种优选方案，所述深紫外激光器的工作方式为连续工作方式。
[0011]作为一种优选方案，所述深紫外激光器的工作方式为脉冲工作方式或准连续工作方式。
[0012]作为一种优选方案，所述双折射滤波片和输出镜之间设有调Q器件。
[0013]作为一种优选方案，所述调Q器件为电光调Q晶体、声光调Q晶体或被动调Q晶体。
[0014]作为一种优选方案，所述泵浦源一、泵浦源二输出的中心波长为450nm。
[0015]作为一种优选方案，所述倍频晶体为二倍频晶体，所述二倍频晶体为LBO、BBO、CLBO、BiBO其中的一种，匹配方式可采用临界相位匹配或非临界相位匹配。
[0016]作为一种优选方案，所述三倍频晶体为BBO、CLBO其中的一种，匹配方式采用临界相位匹配。
[0017]作为一种优选方案，所述光束整形系统包括45度镜二，所述45度镜二的后方设有45度镜三，所述45度镜二的下部依次设有激光聚焦镜一、45度镜四，所述45度镜四的一侧设有45度镜五，所述45度镜五的下部设有45度镜六，所述45度镜六的一侧设有45度镜七，45度镜七的下部设有45度镜八，所述45度镜八的一侧依次设有和频晶体、滤光片、紫外激光准直镜、振镜；所述45度镜八的另一侧设有45度镜九，所述45度镜九的上部依次设有激光聚焦镜二、波片，所述波片的上部设有所述45度镜三。
[0018]本申请还提供了一种对人体安全的紫外激光消毒方法，包括以下步骤：
[0019]步骤1：泵浦源一、泵浦源二发射泵浦光；
[0020]步骤2：对激光工作物质进行泵浦；
[0021]步骤3：全反射镜与输出镜构成基频光谐振腔，振荡的基频光由输出镜输出；
[0022]步骤4：通过倍频晶体，三倍频晶体后转换为深紫外激光；
[0023]步骤5：深紫外激光经过光束整形系统进行整形，整形后的深紫外激光入射至扫描
镜头中；
[0024]步骤6：控制系统控制深紫外激光器的输出功率、能量、峰值功率、脉冲频率、开关光时序；控制系统控制扫描镜头的扫描速度，扫描路径，扫描范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续可调谐深紫外激光消杀装置，包括外壳(1)，其特征在于，所述外壳(1)内设有深紫外激光器(2)，所述深紫外激光器(2)通过光束整形系统(3)与扫描镜头(4)连接，所述深紫外激光器(2)还通过激光器通讯线缆(5)与控制系统(6)连接，所述控制系统(6)通过扫描镜头通讯线缆(7)与扫描镜头(4)连接；所述深紫外激光器(2)包括泵浦源一(8)，所述泵浦源一(8)后依次设置有全反射镜(9)、激光工作物质(10)、反射镜(11)、双折射滤波片(12)、输出镜(13)、倍频晶体(14)，所述倍频晶体(14)的下部设有三倍频晶体(15)，所述反射镜(11)的一侧还设有泵浦源二(16)。2.根据权利要求1所述的一种连续可调谐深紫外激光消杀装置，其特征在于，所述激光工作物质(10)为钛宝石晶体。3.根据权利要求1所述的一种连续可调谐深紫外激光消杀装置，其特征在于，深紫外激光器(2)在233
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300nm的波长范围内实现连续波长调节。4.根据权利要求1所述的一种连续可调谐深紫外激光消杀装置，其特征在于，所述深紫外激光器(2)的工作方式为连续工作方式。5.根据权利要求1所述的一种连续可调谐深紫外激光消杀装置，其特征在于，所述深紫外激光器(2)的工作方式为脉冲工作方式或准连续工作方式。6.根据权利要求5所述的一种连续可调谐深紫外激光消杀装置，其特征在于，所述双折射滤波片(12)和输出镜(13)之间设有调Q器件(42)。7.根据权利要求6所述的一种连续可调谐深紫外激光消杀装置，其特征在于，所述调Q器件(42)为电光调Q晶体、声光调Q晶体或被动调Q晶体中的其中一种。8.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，孙冰，丁欣，白云涛，雷鹏，蒋国鑫，
申请(专利权)人：天津梅曼激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：