一种对人体安全的可调谐紫外激光消毒装置及方法制造方法及图纸

本申请提供了一种对人体安全的可调谐紫外激光消毒装置，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，深紫外激光器还通过激光器通讯线缆与控制系统连接，控制系统通过扫描镜头通讯线缆与扫描镜头连接；本申请还提供了一种对人体安全的可调谐紫外激光消毒方法，本申请能够在200

【技术实现步骤摘要】
一种对人体安全的可调谐紫外激光消毒装置及方法


[0001]本申请涉及消毒
，具体涉及一种对人体安全的可调谐紫外激光消毒装置及方法。

技术介绍

[0002]紫外消毒作为一种常见的物理消毒方式，相比于化学消毒具有操作简单、无化学残留、适应范围广、不会使微生物产生抗性等优势；微生物中的DNA和RNA在短波紫外(UVC，200nm<λ<280nm)的照射下发生光化学反应，形成嘧啶二聚体破坏遗传物质的结构，影响微生物正常新陈代谢和遗传物质的复制，从而实现对微生物的杀灭或灭活，由于DNA对紫外线的吸收峰在260nm附近，因此目前常用的紫外消毒光源多是针对该波长附近所设计的，如低压汞灯(253.7nm)、紫外发光二极管(UV
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LED，265nm)等，虽然对细菌和病毒的灭杀效果较好，但是260nm附近的紫外光也会穿透人体皮肤的角质层和角膜，长期照射将导致皮肤癌和白内障，危害人体健康，因此无法在有人的场景下实时消毒。
[0003]相比之下，UVC波段中200
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230nm波段紫外光难以穿透皮肤的角质层和眼睛外表的泪液层，并且DNA/RNA的紫外吸收光谱在230nm附近存在吸收度上升的趋势，能以极低的剂量对流感病毒产生很好的灭活效果，因此该波段在表现出极高的安全性的同时，也具有十分有效的消毒作用；哥伦比亚大学医学中心的Brenner教授等通过实验验证，远紫外线(far
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UVC)中207
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222nm波段具有与典型的杀菌紫外线(253.7nm)相似的抗菌性能，但不会对哺乳动物的皮肤造成损伤。而Yamano N等人进一步研究了222nm紫外光长期照射对小鼠皮肤致癌性的影响，采用1mW/cm2的照射强度，对小鼠进行每周3次，连续10周的长期照射，小鼠每次接受的辐射能量为500mJ/cm2，最终在小鼠体内也没有观察到肿瘤的迹象，此外，在所有222nm紫外光处理的小鼠中均没有出现视网膜损伤，这表明222nm的紫外光在眼睛表层就被吸收，没有到达晶状体或者视网膜。
[0004]以上实验研究表明，222nm紫外光可以在保证人体安全的情况下实现对细菌病毒的有效消杀，相比253.7nm低压汞灯光源更安全可靠，在未来疫情防控常态化的趋势下，越来越多的生活场景中都需要配备专业的消毒设备，对于航站楼、火车站、展览馆等人员密度高、人流量大的场所，以及医院、养老院等特殊场所，使用222nm深紫外激光能够在保证人员安全的情况下，完成对细菌病毒的有效消杀，具有独特的优势。
[0005]目前222nm深紫外消毒技术尚未获得广泛使用，其原因在于该波段的光源获取途径有限。根据最新报道，仅有搭配滤光片的KrCl准分子灯被制作为222nm深紫外消杀的光源投入使用，但是准分子灯所发射紫外光的功率随着距离的扩大下降明显，因此有效杀毒半径较小，不适用于大范围的消杀场景，激光具有高亮度、高方向性、高单色性、高功率密度、高峰值功率的优点，可以对物体表面和空气中的细菌病毒进行快速、高效、大范围消杀，但KrCl准分子激光器结构复杂、需要定期更换工作气体，不适合作为消杀设备进行推广。
[0006]因此，需要提供一种新的技术方案解决上述技术问题。

技术实现思路

[0007]本申请提供了一种对人体安全的可调谐紫外激光消毒装置，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。
[0008]作为一种优选方案，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、四倍频晶体、滤光片，所述反射镜的一侧还设有泵浦源二。
[0009]作为一种优选方案，深紫外激光器的工作方式为所述激光工作物质为钛宝石晶体。
[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，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，所述四倍频晶体为BBO或KBBF，BBO晶体倍频时匹配方式采用临界相位匹配，KBBF晶体倍频时采用棱镜耦合技术实现相位匹配。
[0017]作为一种优选方案，深紫外激光器在200
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225nm的波长范围内实现连续波长调节。
[0018]一种对人体安全的可调谐紫外激光消毒方法，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，四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。
[0025]本专利技术包括：深紫外激光器、泵浦源、全反射镜、激光工作物质、输出镜、倍频晶体、四倍频晶体、光束整形系统、扫描镜头、控制系统和外壳；利用微生物中遗传物质受紫外光照射发生变异的原理可以进行紫外光消毒，其中波长位于200
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230nm的紫外光不仅具有较好的消毒效果，而且不会穿透皮肤的角质层和眼睛外表的泪液层，因此可以在有人的情况下进行实时消毒，特别适合火车站、展览馆等人员密度高、人流量大的场所，相比于只能发射222nm单一波长的KrCl准分子灯，本申请能够在200
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225nm的波长范围内实现连续波长调节，适用于不同的消杀场景；若采用脉冲泵浦或调Q工作方式，在较低的平均功率下也可获得极大的峰值功率，从而提高对细菌和病毒的消杀速度，同时本申请结构紧凑，便于小型化，电光转化效率更高，更加适合大范围推广。
附图说明
[0026]图1是本申请的结构示意图；
[0027]图2是本申请的实施例四的结构示意图；
[0028]图3是本申请的实施例五的结构示意图；
[0029]1、外壳2、深紫外激光器3、光束整形系统4、扫描镜头
[0030]5、激光器通讯线缆6、控制系统7、扫描镜头通讯线缆
[0031]8、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对人体安全的可调谐紫外激光消毒装置，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。2.根据权利要求1所述的一种对人体安全的可调谐紫外激光消毒装置，其特征在于，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)、四倍频晶体(15)、滤光片(16)，所述反射镜(11)的一侧还设有泵浦源二(17)。3.根据权利要求1所述的一种对人体安全的可调谐紫外激光消毒装置，其特征在于，所述激光工作物质(10)为钛宝石晶体。4.根据权利要求1所述的一种对人体安全的可调谐紫外激光消毒装置，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2所述的一种对人体安全的可调谐紫外激光消毒装置，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所述的一种对人体安全的可调谐紫外激光消毒装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，孙冰，丁欣，白云涛，蒋国鑫，雷鹏，
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：