[发明专利]一种多光束多维度扫描的激光杀毒杀菌装置和方法

说明书

本发明涉及一种多光束多维度扫描的激光杀毒杀菌装置和方法。所提供的装置包括：激光器、分光器、传导光纤、平板阵列、偏转单元、扫描电机、转动云台、供电单元和控制模块。所述扫描电机固定于所述平板阵列，所述平板阵列再放置在所述转动云台上。所述平板阵列和转动云台组成激光束的粗扫描机构，由所述转动云台驱动平板阵列做俯仰或水平转动；所述偏转单元和所述扫描电机组成激光束的精扫描机构，由所述扫描电机驱动偏转单元及其出射激光束一起偏转扫描。本发明具有多光束、多维度、多角度、扫描速度快和使用方式灵活、适用范围广的特点。

技术领域

本发明属于激光杀毒杀菌技术领域，具体涉及一种多光束多维度扫描的激光杀毒杀菌装置和方法。

背景技术

目前进口物品和冷链食品表面新冠病毒的消杀主要采用喷洒液体消毒剂的方式，面临的问题主要有：液体消毒剂在低温环境下容易凝固，影响消毒效果；液体消毒剂易残留、污染食品；由人员近距离实施消毒，增加了消毒人员被感染的风险，而且，人员在低温环境中难以长期停留，影响消毒作业的实施；过多消毒剂的应用，对周围环境容易造成一定程度的污染；病毒在低温环境下存活能力强、对消毒剂可能存在一定的耐受性、导致出现数次冷链食品杀毒失效而再感染的现象等。

虽然最近激光杀毒和电子束杀毒的装置、方法在冷链食品或物流商品的新冠病毒消杀中开始崭露头角，但相关设备在实际中的应用还受到一定限制。现有技术CN112190727A专利“一种基于传送带的紫外激光杀菌消毒系统及方法”采用多台紫外激光器输出的线状激光和传送带的输送运动实现激光在目标区域的分布，这种激光辐照方式需要多台激光器同时工作、对不规则物品表面容易出现激光辐照盲区；CN112180585A专利“一种基于光学相控阵扫描方式的激光杀毒装置及方法”采用光学相控阵和光栅藕合器组合方式实现激光二维扫描的激光杀毒装置，其激光强度在辐照区域的分布由耦合光栅的衍射形成、存在能量极强和极弱的不均匀分布状态、而且波导相控阵和光栅器件的制作工艺要求较复杂，限制了这种技术的应用。CN112704176A专利“电子束辐照消杀新型冠状病毒的方法”采用6台辐照器发射电子束分区域、分步骤辐照待消杀物品表面实施消毒，辐照距离和辐照方向受电子束在非真空下偏转的限制。基于此，本领域亟需一种能够快速推向市场且消杀速度快、消杀效果好、使用方便和安全可靠的新冠病毒消杀装置和方法。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷或不足，本发明提供了由多个激光束自主偏转扫描和转动云台驱动激光阵列偏转扫描相结合的多光束多维度扫描实施激光杀毒杀菌的装置和方法，该杀毒杀菌装置和方法由电机驱动、非接触实施，使用安全、激光扫描自由度大、扫描角度大、扫描速度快，除可用于新冠病毒的消杀外，也可用于其它病毒或细菌的消杀，具体技术方案如下。

本发明的一种多光束多维度扫描的激光杀毒杀菌装置，包括激光器、分光器、传导光纤、平板阵列、偏转单元、扫描电机、转动云台、供电单元和控制模块：所述激光器为带尾纤输出的激光光源，其产生的激光能量通过长度适宜的传输尾纤输出，所述尾纤为与激光波长相适应的低损耗传输光纤；所述分光器为1分N的光纤耦合分束器，实现将1束输入激光分成N束输出激光的分光功能，N为自然整数且N≥2；所述激光器和所述分光器通过光纤熔接方式连接；所述传导光纤为柔性无源光纤，激光束在其中实现低损耗传输；所述传导光纤和所述分光器的输出光纤通过光纤熔接方式连接；所述平板阵列放置于所述转动云台上，由所述转动云台驱动而带动激光束一起转动；所述偏转单元为单束激光的扩束、准直、匀化光路，用于对分光后的单束激光进行匀光整形，获得光斑能量均匀的宽光束激光输出；

所述扫描电机为单路激光束偏转的动力来源，用于驱动偏转单元转动从而带动出射激光束扫描偏转；所述转动云台为平板阵列的动力来源，驱动所述平板阵列及其携带的偏转单元激光束整体做俯仰或水平旋转扫描；所述供电单元为激光器、控制模块、扫描电机和转动云台提供符合要求的电压值；所述控制模块为所述激光杀毒杀菌装置的总控制器，通过程序控制激光器、转动云台、扫描电机的运转，实现对激光器的运行控制和激光束沿不同角度、不同速度的偏转控制。