脈衝強光

它利用瞬時、高強度的脈衝光能量殺滅各類微生物，從而彌補了傳統熱殺菌、化學殺菌的缺點。脈衝強光技術出現在80年代，發展至今已成為一項強大的工業技術，可應用到水處理、空氣殺菌、食品加工、製藥、農副產品等眾多領域，該技術還可應用於光固化領域以及溫室植物助長，其固化效果優於傳統紫外線固化，溫室中可增加植物光合作用，促進生長以及具有滅蟲效果。

脈衝強光的最基本結構是由一個動力單元和一個惰性氣體燈單元組成。動力單元是向惰性氣體燈單元提供高電壓高電流脈衝的部件，為惰性氣體燈提供所需的能量；惰性氣體燈是在動力單元提供能量的基礎上，發出由紫外線至近紅外線區域的光線，紫外線波段尤為豐富，其光譜與太陽光光譜十分相近，但強度要超出數千倍至數萬倍。

脈衝強光的產生需要兩部分裝置完成，其一是具有功率放大作用的能量貯存器，它能夠在相對較長的時間內（幾分之一秒）積蓄能量，而後在短時間內（微秒或毫秒級）將該能量釋放出來做功，這樣在每一工作循環內就會產生相當高的功率（而實際消耗平均功率並不高），從而起到功率放大的作用；其二是光電轉換系統，它將產生的脈衝能量貯存在惰性氣體燈中，由電離作用即可產生高強度的瞬時脈衝強光。

脈衝強光是可見光、紅外線和紫外線協同作用於微生物，能破壞微生物的細胞壁和核酸結構，從而殺死微生物。脈衝強光對黴菌、革蘭氏陽性致病菌、革蘭氏陰性致病菌、需氧細菌芽孢和真菌分生孢子、金黃色葡萄球菌、枯草桿菌、酵母菌等都有明顯的殺菌效果，殺菌機理主要有以下兩點：

1.光化作用

由於細菌的細胞中含有細菌的遺傳信息核酸，當核酸被脈衝強光照射時會大量吸收紫外光，從而在體內形成一部分的間二氮雜苯和間二氮雜苯的異構體。這種物質會使細菌自身的新陳代謝機能出現障礙，並且會導致細菌的遺傳性出現問題，直至死亡。脈衝強光中的200-280nm部分最易被吸收，光化作用主要是UVC。

2.光熱作用

雖然光化作用主要來自於UVC,但脈衝強光的UVA和UVB部分也起著一定的殺菌作用。當輻射劑量達到一定的水平，UVA和UVB可以使細胞的表面溫度迅速升高至130°C，從而破壞細菌的細胞壁，使細胞液蒸發，徹底破壞細胞結構，導致死亡。

1. 高穿透性

由於脈衝強光具有極高的峰值能量，它能穿透食品的包裝，並徹底破壞DNA. 而普通的紫外線大部分能量以熱能的形式釋放。脈衝強光就像是閃電，把相同的能量以高峰值的形式瞬間釋放，徹底破壞DNA。

2. 低溫

雖然脈衝強光的殺菌機理包含了光熱作用，但以下的幾個原因使它仍屬於一種冷殺菌技術，低溫特性有助於保持被處理食品的風味，食品的營養成分不會被破壞。

a. 作用時間短，熱量來不及堆積。

b. 兩個脈衝之間有足夠的冷卻時間

c. 脈衝強光不需要像汞燈有足夠高的溫度對汞進行汽化

d. 脈衝強光平均輸出能量少

3. 即停/開控制

脈衝強光的即停/開特性在某些環境非常重要，例如：在高速流轉的胰島素膠囊的生產線上，膠囊的兩端需要接受紫外線照射，而中間一段卻要避免紫外線的照射，這就需要膠囊兩端經過時，脈衝強光開始工作，當中間部分經過時停止工作。脈衝強光的即停/開功能就能滿足要求，而普通的紫外線燈因為需要預熱等過程，就無法在瞬間實現停、開。

4. 能效高

脈衝強光以脈衝形式輸出能量，要比連續性紫外線所消耗的能量要少，其光電能轉換率高達45%-50%，其中紫外線的能量佔38%左右。

5. 高適配性

脈衝強光的特點決定該技術具有較好適配性

（1）可以根據不同環境生產不同形狀燈泡。

（2）可以根據不同的環境預設不同的脈衝頻率和光譜輸出範圍等參數。

6. 安全

脈衝強光技術之所以安全是因為不含汞，不含高壓氣體，在需要停止工作時能立刻停止，不會有紫外線泄露之患。

水處理

脈衝強光技術應用在水處理領域，能有效殺滅水中細菌、病毒等微生物，經脈衝強光處理的飲用水完全達到國家飲用水標準。該技術還可應用在污水處理方面，由於其能效高，彌補了傳統紫外線技術的功率小，能耗大的缺點，該技術在污水處理領域有非常大的發展潛力。

空氣殺菌

脈衝強光技術能有效地對空氣中的微生物進行殺滅，空氣中的污染物主要有化學性污染物（如甲醛，苯系物等）和生物性污染物（如細菌，真菌，病毒），由於空氣是光的良好媒介，脈衝強光就能有效分解空氣的各種化學污染物，並滅殺各種有害微生物。脈衝強光有望代替傳統的紫外線技術，成為空氣殺菌的主要手段。

食品飲料殺菌

脈衝光技術應用在食品飲料加工領域，可有效減少食品表面的微生物數量，能使食品中的酶鈍化。經脈衝光處理的食品中與未處理的相比，化學成分和營養特性沒有顯著的變化，不影響其口感。脈衝光應用於食品中的益處是延長產品貨架期、降低病原菌的危害、改善食品的品質以及提高產品的經濟效益等。

物體表面

脈衝強光對物體表面殺菌顯著，可應用到公共場所的殺菌、家用殺菌、以及醫藥殺菌等等。

溫室種植

脈衝強光是一段廣譜的白色閃光，光譜分佈近似太陽光，對溫室植物照射可增加光合作用，促進植物生長，同時有起到殺菌、滅蟲的功效。

光固化領域

脈衝強光的光譜分佈中有豐富的紫外線波段，紫外線強度遠大於傳統紫外線燈，且有其他波段協同作用，脈衝強光固化比傳統紫外線固化處理時間快、效果好、可控性高，大大提高了工作效率。

a.脈衝強光固化是一項系統工程

脈衝強光固化是一項系統工程，它是通過多種技術共同結合形成的，包括原料、單體和齊聚物、光引發劑、各種助劑（如顏料、添加劑）、化學配方（塗料、油墨、黏合劑等）、基材與塗布裝置等，只有通過這些技術要素的合理配置才能達到優良的固化效果。我們可根據被固化物的特性，來設定脈衝強光的頻率、單次輸出的能量以及光譜等參數，來達到最佳固化效果。

b.脈衝強光固化的優點

（1）高穿透性

脈衝強光具有極高的峰值，但平均能耗低，使其能有很強的穿透性，而且在固化過程中沒有多餘熱量產生，不影響固化效果。

（2）能效高

脈衝強光以脈衝形式輸出能量，要比連續性紫外線所消耗的能量要少，其光電能轉換率高達45%-50%，其中紫外線的能量佔38%。

（3）固化過程可控性高

脈衝強光固化可根據需要設置不同的參數，包括單次輸出能量、脈衝頻率、固化時間以及光譜分佈，以達到優良的固化效果。

（4）固化時間短，固化效率高

固化時間取決於紫外線能量到達被固化物感光層的時間，脈衝強光以其極高的峰值能量在很短的時間到達感光層，完成固化，其固化效率遠高於紫外線固化。

（5）高適配性

脈衝強光可根據不同的環境生產不同形狀的燈管，同樣可跟據不同的環境預設不同的參數。

（6）安全

脈衝強光燈不含汞，不含高壓氣體，即開即停，不用擔心紫外線泄露，使用非常安全。

c. 脈衝強光固化技術與其他固化技術的比較

在輻照固化領域，傳統的熱固化技術已逐漸被人們所淘汰，而目前主要有紫外光固化技術和電子束固化技術，而電子束固化技術由於加速器裝置一次性投資較高，市場佔有率很低（約10%），紫外光固化技術佔據了統治地位（約90%）。脈衝強光固化技術以其獨有的特性，是可取代紫外光固化技術的一種新型的固化技術。

脈衝強光的峰值極高，曝光時間極短，對較厚材料有著很強的穿透力，能達到優良的固化效果，該技術還具有即開即停的特點，無需預熱，可根據需要進行局部固化，不會照射其他材料，影響其質量，處理能力強，處理效果好，處理時間短，大大提高工作效率，較紫外光固化具有明顯的優勢。

d. 脈衝強光固化應用產品

目前固化產品已滲入到工業生產與日常生活的方方面面，幾乎無所不在，這裡僅舉出一些能應用脈衝強光技術的典型例子。

（1）塗層光碟、光纖、磁帶、磁卡、高檔物品袋、照相膠片、雜誌封皮、真空金屬塑料、易拉罐、傢具貼面、層壓板、牆壁嵌板、乙烯地磚與瓦面、電鍍金屬管及皮革裝飾等。

（2）油墨 平版膠印、凸版印刷、柔版印刷、凹版印刷和絲網印刷等。

（3）黏合劑汽車前燈、壓敏標籤和移畫印花、電子器件封裝與包殼、醫用塑件裝配等。

（4）電子器件印刷線路板敷形塗覆、抗蝕劑、阻焊劑、字元油墨、抗光干膜、保護塗層等。

（5）其他印刷板、醫用器件、牙科充填物、化妝品盒、眼鏡片、高爾夫球、獎盃、滑雪板、摩托雪橇、廣告標牌等塗層固化或裝飾，以及三維立體光鑄加工。

e. 脈衝強光固化技術的發展趨勢

全球輻射固化產業化進程不盡人意，因其眾多固化技術都不完善，而脈衝強光固化技術作為一種新型的冷光源固化技術，將給傳統製造業提供一種快速、便捷的加工方法，加快輻射固化產業化，同時可向汽車、建築裝飾以及信息產業發展，信息產業包括光導介質、信息系統和遠程通訊等領域。脈衝強光固化技術作為一種先進的輻照技術，將給材料表面加工提供有效的手段，具有巨大的發展潛力。