阅读说明：本技术 气帘式***溶胶杀毒装置及使用方法 (Air curtain type laser aerosol disinfection device and use method ) 是由 裴向东 唐智伟 于 2020-05-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种气帘式激光气溶胶杀毒装置及使用方法,包括激光发生器、光束整形器、多棱镜和聚焦场镜,所述激光发生器射出的激光入射至所述光束整形器,所述光束整形器将所述激光调整为光斑后均匀射入多棱镜,所述多棱镜后方设置有聚焦场镜,所述激光依次经过多棱镜和聚焦场镜调整后进入下方工作区域,对空间内的气溶胶做高速扫描；还包括设置于工作区域下方用于吸收多余激光能量的吸收区域。本发明通过激光光束对工作区域进行高速扫描以对工作区域内流通空气中的气溶胶以及其中的细菌、病毒等进行有效杀灭,并且由于激光的高指向性特征,不会造成光学的散射或漫反射,不会对人体造成伤害。(The invention discloses a gas curtain type laser aerosol disinfection device and a using method thereof, and the gas curtain type laser aerosol disinfection device comprises a laser generator, a light beam shaper, a polygon mirror and a focusing field lens, wherein laser emitted by the laser generator is incident to the light beam shaper, the light beam shaper adjusts the laser into light spots and then uniformly emits the light spots into the polygon mirror, the focusing field lens is arranged behind the polygon mirror, the laser sequentially passes through the polygon mirror and the focusing field lens to be adjusted and then enters a lower working area, and the laser scans aerosol in space at a high speed; the laser device also comprises an absorption area which is arranged below the working area and is used for absorbing the redundant laser energy. The laser scanning device scans the working area at a high speed through the laser beam to effectively kill aerosol in the air flowing through the working area and bacteria, viruses and the like in the aerosol, and does not cause optical scattering or diffuse reflection and harm to human bodies due to the high directivity characteristic of the laser.)

气帘式***溶胶杀毒装置及使用方法

技术领域

本发明属于激光灭菌技术领域，具体涉及一种气帘式***溶胶杀毒装置及使用方法。

背景技术

研究表明，空气污染物主要分为颗粒物、气态污染物、生物三大类。空气生物污染物作为其中一类，主要以生物气溶胶的形式传播，生物气溶胶是悬浮于空气中的微生物所形成的胶体体系，包含细菌、真菌、霉菌孢子、花粉、皮屑、过敏原、病毒、尘螨以及寄生虫卵等，粒径主要集中在0.1-1μm之间。生物气溶胶可以随着人们的咳嗽、打喷嚏等以极快的速度传播，令人防不胜防。轻则引起过敏，重则引发呼吸道疾病，甚至有可能危及生命。新型冠状病毒、2019年底的北京鼠疫病例、2003年波及了半个中国的非典（SARS）以及每年秋冬季肆虐的流感（H1N1、H3N2等），均主要通过空气生物气溶胶来传播。因此，能够有效杀灭空气中生物气溶胶的空气净化类装置的研发显得尤为迫切。

目前，用于环境杀菌的技术主要有表面清洁和喷雾技术、臭氧杀菌技术、高压电脉冲杀菌技术和紫外线杀菌技术等。表面清洁和喷雾技术是传统而简单的技术，清洁仅适用于桌面、地面等实物表面杀菌，对于大环境中实现喷雾本身很难实现，而且由于喷射距离过远会产生空气中液滴积累而形成下雨，造成地面存积大量喷雾药水，危害大，因此清洁和喷雾技术均不适合大环境杀菌。臭氧虽然具有很强的杀菌效果，但是，臭氧的强氧化性对人体健康却有危害作用。高压电脉冲杀菌具有杀菌时间短和能耗小的优点，但由于存在高压打火现象，存在安全隐患。紫外线杀菌技术是目前最广泛采用的杀菌技术，但理论上紫外线杀菌的有效距离不超过2m，而且紫外线杀菌必须在无人的环境中进行，过度的紫外线照射会造成人体的皮肤和眼角膜损伤，甚至引发癌变。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种气帘式***溶胶杀毒装置及使用方法，通过激光光束的高速扫描以对工作区域内流通空气中的气溶胶以及其中的细菌、病毒等进行有效的杀灭，操作简单，能有效提高消毒工作的工作效率及精确度，且不会对人体造成伤害。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种气帘式***溶胶杀毒装置，包括激光发生器、光束整形器、多棱镜和聚焦场镜，所述激光发生器射出的激光入射至所述光束整形器，所述光束整形器将所述激光调整为光斑后均匀射入多棱镜，所述多棱镜后方设置有聚焦场镜，所述激光依次经过多棱镜和聚焦场镜调整后进入下方工作区域，对空间内的气溶胶做高速扫描；还包括设置于工作区域下方用于吸收多余激光能量的吸收区域。

其中，所述激光发生器为紫外半导体激光器。

其中，所述紫外半导体激光器产生的波长为343 nm；所述紫外半导体激光器的输出功率为200 W。

其中，所述多棱镜通过高速电机旋转驱动；所述多棱镜的边数大于3。

其中，所述光束整形器为平顶光束整形器。

其中，所述吸收区域为激光吸收板；所述激光吸收板采用石墨材料制成，并经过水冷或风冷进行降温。

其中，所述工作区域还包括进气口和出气口，所述进气口和出气口上均设置有滤网。

一种气帘式***溶胶杀毒装置的使用方法，包括如下步骤：

A1、将本发明一种气帘式***溶胶杀毒装置放置在气流通风口处，外部空气从进气口经滤网流入工作区域；

A2、所述激光发生器产生的激光光束在工作区域内做高速扫描，以形成气帘式激光，进入工作区域的空气与气帘式激光产生交叉接触，并在激光高密度能量、高指向性和高亮度的特性作用下将流经工作区域内空气中的气溶胶以及其中的细菌或病毒杀灭；

A3、经杀灭的空气从出气口流出。

本发明有益效果如下：

1.本发明提供了一种气帘式***溶胶杀毒装置及使用方法，激光发生器经电能转化为激光能，发射的激光入射至光束整形器，光束整形器将激光调整整形为光斑后均匀射入多棱镜，多棱镜对激光光源产生的高能量光束进行扩束放大，同时修正所述高能量光束的偏振和色散，以获得光束直径足够大的、光斑分布比较均匀的调整光束，通过光学原理将激光束在指定的范围内做高速扫描，同时采用聚焦场镜聚焦激光光束，提高光束入射至工作区域内的能力，流经工作区域空气中的气溶胶以及其中的病毒和细菌等在激光的高速扫描下得以有效杀灭。

2.本发明中工作区域下方设置有吸收区域，能够阻挡并将杀灭过程中剩余的能量进行吸收，并且由于激光的高指向性特征，不会造成光学的散射或漫反射，可防止人员和物品被激光辐照。

3.本发明装置在工作时，只需将本装置安装于气流通风口处，开启该设备即可将流通本装置气流中的气溶胶以及其中的病毒和细菌进行有效的杀灭，操作简单、方便省力，而且本装置中激光光束的扫描速度极快，可以在较短时间内完成整体环境空间内空气的扫描杀毒，能有效提高消毒工作的工作效率及精确度，并且该装置尺寸可根据实际情况进行调整，适用范围广。

4.激光是20世纪以来继核能、电脑、半导体之后人类的又一重大发明，激光被誉为“最快的刀”，“最准的尺”，“最亮的光”。本发明就是利用激光光学特性高度一致的特点，利用激光的高密度能量、高指向性、高亮度，把通过激光辐射区域的气溶胶以及其中的病毒或细菌有效的杀灭。并且设置有能量吸收区域，能够阻挡并吸收杀灭过程中剩余的激光能量，而且由于激光的高指向性特征，不会造成光学的散射或漫反射，不会对人体造成伤害。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中：1、激光发生器；2、光束整形器；3、多棱镜；4、聚焦场镜；5、工作区域；51、进气口；52、出气口；6、吸收区域。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

参见附图1，一种气帘式***溶胶杀毒装置，包括激光发生器1、光束整形器2、多棱镜3和聚焦场镜4，所述激光发生器1射出的激光入射至所述光束整形器2，所述光束整形器2将所述激光调整为光斑后均匀射入多棱镜3，所述多棱镜3后方设置有聚焦场镜4，所述激光依次经过多棱镜3和聚焦场镜4调整后进入下方工作区域5，对空间内的气溶胶做高速扫描；多棱镜3对激光光源产生的高能量光束进行扩束放大，同时修正所述高能量光束的偏振和色散，以获得光束直径足够大的、光斑分布比较均匀的调整光束，通过光学原理将激光束在指定的范围内做高速扫描，同时采用聚焦场镜4聚焦激光光束，提高光束入射至工作区域5内的能力，流经工作区域5内空气中的气溶胶以及其中的病毒或细菌等在激光的高速扫描下得以有效杀灭；

进一步地，所述激光发生器1为紫外半导体激光器，半导体激光器又称激光二极管，是用半导体材料作为工作物质的激光器，它体积小、寿命长，并可采用简单的注入电流的方式来泵浦其工作电压和电流与集成电路兼容，因而可与之单片集成，并且还可以用高达GHz的频率直接进行电流调制以获得高速调制的激光输出。紫外半导体激光器内设兼具半导体和激光器特性的激光源，具有更高的峰值功率和较低的能耗，且它的发射脉宽也较窄，本身不需要温度和光学补偿，比传统的发射光源具有明显的优势，本实施例中紫外半导体激光器的波长为343 nm，输出功率为200 W。

进一步地，所述多棱镜3通过高速电机旋转驱动，本实施例中多棱镜3设置为6棱镜，如附图1所述；相较振镜，本装置采用多棱镜3进行工作，其速度比振镜快几个数量级，效率更高。

进一步地，所述光束整形器2为平顶光束整形器，用以将激光光束转化为能量高度均匀分布、边缘陡峭的光斑，光斑形状可以是正方形、圆形或其它形状。

进一步地，还包括设置于工作区域5下方用于吸收多余激光能量的吸收区域6；所述吸收区域6为激光吸收板，能够阻挡并吸收杀灭过程中剩余的激光能量，并且由于激光的高指向性特征，不会造成光学的散射或漫反射，可防止人员和物品被激光辐照，所述激光吸收板采用石墨材料制成，并经过水冷或风冷进行降温。

进一步地，所述工作区域5还包括进气口51和出气口52，所述进气口51和出气口52上均设置有滤网，以过滤空气中尺寸较大的生物或其他杂质，提升杀毒效率。

一种气帘式***溶胶杀毒装置的使用方法，包括如下步骤：

A1、将如上所述的一种气帘式***溶胶杀毒装置放置在气流通风口处，外部空气从进气口51经滤网流入工作区域5；

A2、所述激光发生器1产生的激光光束在工作区域5内做高速扫描，以形成气帘式激光，进入工作区域5的空气与气帘式激光产生交叉接触，并在激光高密度能量、高指向性和高亮度的特性作用下将流经工作区域5内空气中的气溶胶以及其中的细菌或病毒杀灭；

A3、经杀灭的空气从出气口52流出。

使用时，只需将本装置安装于气流通风口处，开启该设备即可将流通本装置气流中的气溶胶以及其中的病毒和细菌进行有效的杀灭，操作简单、方便省力，并且本装置中激光光束的扫描速度极快，可以在较短时间内完成整体环境空间内空气的扫描杀毒，能有效提高消毒工作的工作效率及精确度，而且该装置尺寸可根据实际情况进行调整，适用范围广。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。