CN112675351A - 超快激光光帘及空气净化*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超快激光光帘及空气净化***，超快激光光帘包括光帘主体和光帘产生装置；光帘主体设有与之相连通的输入口和输出口；外置激光器输出的激光束投射向光帘装置，并经激光折反装置多次变换方向，以在输入口与输出口之间形成无缝隙的超快激光光帘。本发明提供的超快激光光帘及空气净化***，通过在输入口与输出口之间形成光帘，在高功率密度的脉冲激光照射下，空气中的病毒、细菌或其他病原体内部会瞬间发生变性而死亡，一些较小的悬浮颗粒会粉碎甚至直接气化，从而产生洁净度十分高的空气。
Description
技术领域
本发明涉及空气净化技术领域，尤其涉及一种超快激光光帘及空气净化***。
背景技术
空气中分散悬浮着大量的液态和固态颗粒物，包括气溶胶、烟、尘、雾等，颗粒物可以附着有毒金属、致癌物质、致病菌和病毒等污染物，而这些细菌和病毒更是可以在附着物上存活较长时间。这些悬浮颗粒很容易借助呼吸道进入人体，进而对人类生命安全构成威胁。尤其是在一些人流量大、人群密集或较为幽暗狭窄的环境中，没有新风的补充，更成为了滋生疾病的温床。
目前的空气净化装置主要通过紫外辐射、过滤吸附等方式来实现对空气的净化。紫外线能够通过破坏病菌核酸的方式进行消毒，但需要较长的消毒时间，对于空气中的悬浮物也无能为力，且对人体伤害较大，如：易诱发皮肤癌、产生的臭氧对呼吸道粘膜刺激较大。
过滤吸附是利用物理或化学的方式吸附空气中的有害颗粒物，但对游离的污染物(如：细菌、病毒等)滤除效果太差，而吸附装置上含有大量的有毒、有害物质，需要专业人员定期更换、处理吸附装置。
发明内容
本发明提供一种超快激光光帘及空气净化***，旨在形成一种应用范围广、对于各类污染物的净化效果接近100％的净化装置，且能够普遍使用在个人生活区域、人流量大的商业区、以及对噪音和振动要求较高的工作区域。
本发明提供一种超快激光光帘，包括光帘主体和光帘产生装置；所述光帘主体设有与之相连通的输入口和输出口；在外置激光器向所述光帘产生装置投射高峰值功率密度脉冲激光的情况下，所述光帘产生装置用于将激光多次变换方向，以在所述输入口与所述输出口之间形成无缝隙的光帘。
根据本发明提供一种的超快激光光帘，所述光帘产生装置为扫描装置，所述扫描装置的扫射方向垂直于从所述输入口到所述输出口的方向。
根据本发明提供一种的超快激光光帘，所述光帘产生装置为折返装置；或者，所述光帘产生装置为折返装置与扫描装置的组合。
根据本发明提供一种的超快激光光帘，所述折返装置包括两个间隔相对的平面反射镜，两个所述平面反射镜的间隔方向垂直于从所述输入口到所述输出口的方向；
两个所述平面反射镜中的一个与所述外置激光器对应设置。
根据本发明提供一种的超快激光光帘，所述外置激光器为超快激光器或皮秒激光器。
根据本发明提供一种的超快激光光帘，所述光帘所处的区域内的激光强度高于预设功率阈值。
根据本发明提供一种的超快激光光帘，所述外置激光器和所述光帘产生装置之间设有光束整形装置。
根据本发明提供一种的超快激光光帘，所述外置激光器射出的激光形状为高斯型分布或者片状分布。
根据本发明提供一种的超快激光光帘，所述外置激光器的数量为多个，所述光帘产生装置的数量为一个，用于通过多个所述外置激光器和一个所述光帘产生装置形成一个所述光帘；或者，
所述外置激光器的数量为一个，所述光帘产生装置的数量为多个，用于通过多个所述外置激光器和多个所述光帘产生装置形成多个所述光帘。
本发明还提供一种空气净化***，包括如上所述的超快激光光帘。
本发明提供的超快激光光帘及空气净化***，通过在输入口与输出口之间形成光帘，在高功率密度的脉冲激光照射下，空气中的病毒、细菌或其他病原体内部会瞬间发生变性而死亡，一些较小的悬浮颗粒会粉碎甚至直接气化，从而产生洁净度十分高的空气。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的超快激光光帘的结构示意图；
图2是图1中超快激光光帘的光帘产生装置的结构示意图之一；
图3是图1中超快激光光帘的光帘产生装置的结构示意图之二；
图4是图1中超快激光光帘的光束整形装置的结构示意图；
附图标记：
1：光帘主体； 11：输入口； 12：输出口；
2：光帘产生装置； 21：扫描装置； 22：平面反射镜；
3：光帘； 4：光束整形装置； 100：超快激光光帘。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1至图4描述本发明的超快激光光帘，用于空气净化***，如图1和图2所示，该超快激光光帘100包括帘主体1和光帘产生装置2。
如图1所示，光帘主体1设有与之相连通的输入口11和输出口12；输入口11和输出口12分别与空气净化***的通风装置连接，经过超快激光光帘100处理的空气通过输出口12输出。光帘主体1的具体样式可以根据实际情况进行设定，例如，如图1所示，在本实施例中，光帘主体1为方框状。
光帘产生装置2可以是设于光帘主体1，在外置激光器向光帘产生装置2投射高峰值功率密度脉冲激光的情况下，光帘产生装置2用于将激光多次变换方向，以在输入口11与输出口12之间形成无缝隙的光帘3。光帘产生装置2可以是利用扫描、折返等方式(但不限于上述方式)，在一定时间内，产生一个紧密的帘状光幕(即光帘3)。外置激光器能产生高峰值功率密度脉冲激光，高峰值功率密度脉冲激光合理排列形成的光帘3扫过通风区域(通风区域即输入口11与输出口12之间的区域)，以将输入口11输入的空气净化，从而能够有效除去雾霾、病毒、颗粒物等污染物(但不限于上述污染物)。
通过光帘产生装置2形成光帘3，光帘产生装置2可以是但不限于扫描装置、折返装置或其组合装置，在一定时间内产生一个满足净化阈值的区域。具体而言，可以是如图2所示，光帘产生装置2为扫描装置21，扫描装置21的扫射方向相交于(例如垂直于)从输入口11到输出口12的方向，光帘产生装置2可以是利用振镜、转镜等高频扫描装置，将入射的光束以一定角度反射出去，由于扫描装置高频的转动，形成一个满足净化条件的区域(即光帘3所处的区域)；也可以是利用传统的光学反射镜，将光束来回折返多次，相邻光束紧密相连，形成一个满足净化条件区域，即光帘产生装置2为折返装置，例如，如图3所示，光帘产生装置2包括两个间隔相对的平面反射镜22，两个平面反射镜22的间隔方向相交于(例如垂直于)从输入口11到输出口12的方向；两个平面反射镜22中的一个与外置激光器对应设置。其中，净化阈值是为了能够完全杀死各类病原体所需要的功率密度阈值，光帘3所处的区域内的激光强度高于预设功率阈值，例如，预设功率阈值为1GW/cm2，也就是保证光帘3所处的区域内每个位置都能够达到1GW/cm2。因此，需要空气流速、外置激光器的重复频率以及光帘厚度满足一定的关系，保证空气通过光帘3内任意一点都能被光帘3扫过，且对应的激光强度高于1GW/cm2。
光帘3是由使用外置激光器产生的具有高峰值功率的脉冲光，经光帘产生装置2在一定时间内形成的光幕，外置激光器可以是超快激光器或皮秒激光器，但不仅限于超快激光器或皮秒激光器，以下将外置激光器是超快激光器为例进行介绍。其中，一定时间是指高重复频率的超快激光器产生的第一个脉冲，在下一个脉冲到达之前，将这段时间内所有经过该区域的空气净化。上述用于净化空气的脉冲，可以但不仅限于是超快激光器产生的一个脉冲，可以是其他方式产生的多个脉冲梳的形式。
在本实施例中，超快激光器产生的光束的中心波长为200nm-10.6um，脉冲宽度小于1ps，重复频率范围为1Hz-1000MHz，聚焦后激光强度高于10GW/cm2的阈值，经过一定光束整形作后作为入射光，入射到光帘产生装置2中。
超快激光器产生的光束一般为高斯型分布，但不限于高斯分布的光束，还可以使利用特殊光路形成的片状光束(但不限于是片状光束)或其他异形分布的光束，例如，如图4所示，外置激光器和光帘产生装置2之间设有光束整形装置4，光束整形装置4为柱面镜。
超快激光光帘100通过产生光帘3，能形成净化区域，净化区域即光帘3的形状，光帘3的形状是根据来产生方式和阈值要求来确定。根据不同的产生方式，例如扫描或光束折返等，光帘3的形状可以是扇形、矩形、圆形或其他异型等等。此外，光帘3的形状也和净化阈值有关，一些没有满足净化阈值的区域，不能作为光帘区域。
超快激光光帘100产生的光帘3可以是通过一个光束所产生的光帘3一个光束所产生的光帘，还可以是其他复合方式产生的光帘。例如，由多个光束产生的多个光帘组合在一起，或者是多个光束共同产生的一个光帘，对应的，光帘产生装置2的数量为一个，用于通过多个外置激光器和一个光帘产生装置2形成一个光帘3；或者，外置激光器的数量为一个，光帘产生装置2的数量为多个，用于通过一个外置激光器和多个光帘产生装置2形成多个光帘3。
为了产生较大的光帘区域，需要保持激光光束不发散，可以使用但不限于传统光学方式抑制光束发散。
超快激光光帘100具有以下优点：
1、经过严格计算得到的光帘3，其内部紧密排列着红外波长或其他波长的超快激光器所发出的光束，且区域内所有位置的激光强度都高于10GW/cm2；在高功率密度的激光照射下，空气中的病毒、细菌或其他病原体内部会发生变性而死亡，一些较小的悬浮颗粒会粉碎甚至直接气化，而较大的害虫等物质则也会在照射下直接死亡甚至气化；由于光帘3主要利用高峰值功率的超快激光照射污染物，致其死亡甚至被气化，没有其他的附加物质产生(例如臭氧或其他物质)；此外，所使用的超快激光器虽然具有高峰值功率，但所需的平均功率较低，不同于传统的高温灭杀，耗能较小且效率更高；
2、超快激光光帘100产生的光帘3能根据不同的环境，选择不同的产生方式，搭配不同参数的超快激光器，最终可以产生大小形状、净化阈值或其他参数不同的光帘，这有利于超快激光光帘100被应用于各种场景，例如在人流量较大公共场所，可以选择形状较大的光帘3，以增加空气流量，进而增加空气净化效率；在对环境要求较高的工作场所，例如手术室、实验室等，可以选择传统光学折返装置成的光帘3，从而将噪音最小化；超快激光光帘100的应用场景包括但不限于使用在上述场所，超快激光光帘100能适用于各种环境。
3、所使用高功率密度照射的方式，能够有将各种病毒、细菌等病原体杀死，没有选择性，杀毒的效率能够接近百分之百，因此也有利于医院、大型商场等存在大量病原体的场所或人流量大的场所。
本发明还提供一种空气净化***，包括如上所述的超快激光光帘。
本发明提供的超快激光光帘及空气净化***，通过在输入口与输出口之间形成光帘，在高功率密度的脉冲激光照射下，空气中的病毒、细菌或其他病原体内部会瞬间发生变性而死亡，一些较小的悬浮颗粒会粉碎甚至直接气化，从而产生洁净度十分高的空气。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种超快激光光帘，其特征在于，包括光帘主体和光帘产生装置；
所述光帘主体设有与之相连通的输入口和输出口；
在外置激光器向所述光帘产生装置投射高峰值功率密度脉冲激光的情况下，所述光帘产生装置用于将激光多次变换方向，以在所述输入口与所述输出口之间形成无缝隙的光帘。
2.根据权利要求1所述的超快激光光帘，其特征在于，所述光帘产生装置为扫描装置，所述扫描装置的扫射方向垂直于从所述输入口到所述输出口的方向。
3.根据权利要求1所述的超快激光光帘，其特征在于，所述光帘产生装置为折返装置；或者，所述光帘产生装置为折返装置与扫描装置的组合。
4.根据权利要求3所述的超快激光光帘，其特征在于，所述折返装置包括两个间隔相对的平面反射镜，两个所述平面反射镜的间隔方向垂直于从所述输入口到所述输出口的方向；
两个所述平面反射镜中的一个与所述外置激光器对应设置。
5.根据权利要求1所述的超快激光光帘，其特征在于，所述外置激光器为超快激光器或皮秒激光器。
6.根据权利要求1所述的超快激光光帘，其特征在于，所述光帘所处的区域内的激光强度高于预设功率阈值。
7.根据权利要求1所述的超快激光光帘，其特征在于，所述外置激光器和所述光帘产生装置之间设有光束整形装置。
8.根据权利要求1所述的超快激光光帘，其特征在于，所述外置激光器射出的激光形状为高斯型分布或者片状分布。
9.根据权利要求1所述的超快激光光帘，其特征在于，所述外置激光器的数量为多个，所述光帘产生装置的数量为一个，用于通过多个所述外置激光器和一个所述光帘产生装置形成一个所述光帘；或者，
所述外置激光器的数量为一个，所述光帘产生装置的数量为多个，用于通过多个所述外置激光器和多个所述光帘产生装置形成多个所述光帘。
10.一种空气净化***，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的超快激光光帘。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210420 |