标题：脉冲强光
简介
脉冲强光技术是一种利用瞬间放电的脉冲工程技术和特殊的惰性气体灯管，以脉冲形式激发强烈的白光，光谱分布近似太阳光，光强度相当于到达地球表面太阳光强度的数千乃至数万倍的一种世界领先的光源技术。它利用瞬时、高强度的脉冲光能量杀灭各类微生物，从而弥补了传统热杀菌、化学杀菌的缺点。脉冲强光技术出现在80年代，发展至今已成为一项强大的工业技术，可应用到水处理、空气杀菌、食品加工、制药、农副产品等众多领域，该技术还可应用于光固化领域以及温室植物助长，其固化效果优于传统紫外线固化，温室中可增加植物光合作用，促进生长以及具有灭虫效果。
脉冲强光的原理
脉冲强光的最基本结构是由一个动力单元和一个惰性气体灯单元组成。动力单元是向惰性气体灯单元提供高电压高电流脉冲的部件，为惰性气体灯提供所需的能量；惰性气体灯是在动力单元提供能量的基础上，发出由紫外线至近红外线区域的光线，紫外线波段尤为丰富，其光谱与太阳光光谱十分相近，但强度要超出数千倍至数万倍。
脉冲强光的产生需要两部分装置完成，其一是具有功率放大作用的能量贮存器，它能够在相对较长的时间内（几分之一秒）积蓄能量，而后在短时间内（微秒或毫秒级）将该能量释放出来做功，这样在每一工作循环内就会产生相当高的功率（而实际消耗平均功率并不高），从而起到功率放大的作用；其二是光电转换系统，它将产生的脉冲能量贮存在惰性气体灯中，由电离作用即可产生高强度的瞬时脉冲强光。
脉冲强光的杀菌原理
脉冲强光是可见光、红外线和紫外线协同作用于微生物，能破坏微生物的细胞壁和核酸结构，从而杀死微生物。脉冲强光对霉菌、革兰氏阳性致病菌、革兰氏阴性致病菌、需氧细菌芽孢和真菌分生孢子、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、酵母菌等都有明显的杀菌效果，杀菌机理主要有以下两点：
1.光化作用
由于细菌的细胞中含有细菌的遗传信息核酸，当核酸被脉冲强光照射时会大量吸收紫外光，从而在体内形成一部分的间二氮杂苯和间二氮杂苯的异构体。这种物质会使细菌自身的新陈代谢机能出现障碍，并且会导致细菌的遗传性出现问题，直至死亡。脉冲强光中的200-280nm部分最易被吸收，光化作用主要是UVC。
2.光热作用
虽然光化作用主要来自于UVC,但脉冲强光的UVA和UVB部分也起着一定的杀菌作用。当辐射剂量达到一定的水平，UVA和UVB可以使细胞的表面温度迅速升高至130°C，从而破坏细菌的细胞壁，使细胞液蒸发，彻底破坏细胞结构，导致死亡。
脉冲强光的优点
1. 高穿透性
由于脉冲强光具有极高的峰值能量，它能穿透食品的包装，并彻底破坏DNA. 而普通的紫外线大部分能量以热能的形式释放。脉冲强光就像是闪电，把相同的能量以高峰值的形式瞬间释放，彻底破坏DNA。
2. 低温
虽然脉冲强光的杀菌机理包含了光热作用，但以下的几个原因使它仍属于一种冷杀菌技术，低温特性有助于保持被处理食品的风味，食品的营养成分不会被破坏。
a. 作用时间短，热量来不及堆积。
b. 两个脉冲之间有足够的冷却时间
c. 脉冲强光不需要像汞灯有足够高的温度对汞进行汽化
d. 脉冲强光平均输出能量少
3. 即停/开控制
脉冲强光的即停/开特性在某些环境非常重要，例如：在高速流转的胰岛素胶囊的生产线上，胶囊的两端需要接受紫外线照射，而中间一段却要避免紫外线的照射，这就需要胶囊两端经过时，脉冲强光开始工作，当中间部分经过时停止工作。脉冲强光的即停/开功能就能满足要求，而普通的紫外线灯因为需要预热等过程，就无法在瞬间实现停、开。
4. 能效高
脉冲强光以脉冲形式输出能量，要比连续性紫外线所消耗的能量要少，其光电能转换率高达45%-50%，其中紫外线的能量占38%左右。
5. 高适配性
脉冲强光的特点决定该技术具有较好适配性
（1）可以根据不同环境生产不同形状灯泡。
（2）可以根据不同的环境预设不同的脉冲频率和光谱输出范围等参数。
6. 安全
脉冲强光技术之所以安全是因为不含汞，不含高压气体，在需要停止工作时能立刻停止，不会有紫外线泄露之患。
脉冲强光技术的应用
1. 水处理脉冲强光技术应用在水处理领域，能有效杀灭水中细菌、病毒等微生物，经脉冲强光处理的饮用水完全达到国家饮用水标准。该技术还可应用在污水处理方面，由于其能效高，弥补了传统紫外线技术的功率小，能耗大的缺点，该技术在污水处理领域有非常大的发展潜力。
2. 空气杀菌脉冲强光技术能有效地对空气中的微生物进行杀灭，空气中的污染物主要有化学性污染物（如甲醛，苯系物等）和生物性污染物（如细菌，真菌，病毒），由于空气是光的良好媒介，脉冲强光就能有效分解空气的各种化学污染物，并灭杀各种有害微生物。脉冲强光有望代替传统的紫外线技术，成为空气杀菌的主要手段。　
3. 食品饮料杀菌脉冲光技术应用在食品饮料加工领域，可有效减少食品表面的微生物数量，能使食品中的酶钝化。经脉冲光处理的食品中与未处理的相比，化学成分和营养特性没有显著的变化，不影响其口感。脉冲光应用于食品中的益处是延长产品货架期、降低病原菌的危害、改善食品的品质以及提高产品的经济效益等。　
4. 物体表面脉冲强光对物体表面杀菌显著，可应用到公共场所的杀菌、家用杀菌、以及医药杀菌等等。　
5. 温室种植脉冲强光是一段广谱的白色闪光，光谱分布近似太阳光，对温室植物照射可增加光合作用，促进植物生长，同时有起到杀菌、灭虫的功效。
6.光固化领域[1]脉冲强光的光谱分布中有丰富的紫外线波段，紫外线强度远大于传统紫外线灯，且有其他波段协同作用，脉冲强光固化比传统紫外线固化处理时间快、效果好、可控性高，大大提高了工作效率。
a.脉冲强光固化是一项系统工程
脉冲强光固化是一项系统工程，它是通过多种技术共同结合形成的，包括原料、单体和齐聚物、光引发剂、各种助剂（如颜料、添加剂）、化学配方（涂料、油墨、黏合剂等）、基材与涂布装置等，只有通过这些技术要素的合理配置才能达到优良的固化效果。我们可根据被固化物的特性，来设定脉冲强光的频率、单次输出的能量以及光谱等参数，来达到最佳固化效果。
b.脉冲强光固化的优点
（1）高穿透性
脉冲强光具有极高的峰值，但平均能耗低，使其能有很强的穿透性，而且在固化过程中没有多余热量产生，不影响固化效果。
（2）能效高
脉冲强光以脉冲形式输出能量，要比连续性紫外线所消耗的能量要少，其光电能转换率高达45%-50%，其中紫外线的能量占38%。
（3）固化过程可控性高
脉冲强光固化可根据需要设置不同的参数，包括单次输出能量、脉冲频率、固化时间以及光谱分布，以达到优良的固化效果。
（4）固化时间短，固化效率高
固化时间取决于紫外线能量到达被固化物感光层的时间，脉冲强光以其极高的峰值能量在很短的时间到达感光层，完成固化，其固化效率远高于紫外线固化。
（5）高适配性
脉冲强光可根据不同的环境生产不同形状的灯管，同样可跟据不同的环境预设不同的参数。
（6）安全
脉冲强光灯不含汞，不含高压气体，即开即停，不用担心紫外线泄露，使用非常安全。
c. 脉冲强光固化技术与其他固化技术的比较
在辐照固化领域，传统的热固化技术已逐渐被人们所淘汰，而目前主要有紫外光固化技术和电子束固化技术，而电子束固化技术由于加速器装置一次性投资较高，市场占有率很低（约10%），紫外光固化技术占据了统治地位（约90%）。脉冲强光固化技术以其独有的特性，是可取代紫外光固化技术的一种新型的固化技术。
脉冲强光的峰值极高，曝光时间极短，对较厚材料有着很强的穿透力，能达到优良的固化效果，该技术还具有即开即停的特点，无需预热，可根据需要进行局部固化，不会照射其他材料，影响其质量，处理能力强，处理效果好，处理时间短，大大提高工作效率，较紫外光固化具有明显的优势。
d. 脉冲强光固化应用产品
目前固化产品已渗入到工业生产与日常生活的方方面面，几乎无所不在，这里仅举出一些能应用脉冲强光技术的典型例子。
（1）涂层光盘、光纤、磁带、磁卡、高档物品袋、照相胶片、杂志封皮、真空金属塑料、易拉罐、家具贴面、层压板、墙壁嵌板、乙烯地砖与瓦面、电镀金属管及皮革装饰等。
（2） 油墨 平版胶印、凸版印刷、柔版印刷、凹版印刷和丝网印刷等。
（3）黏合剂汽车前灯、压敏标签和移画印花、电子器件封装与包壳、医用塑件装配等。
（4） 电子器件印刷线路板敷形涂覆、抗蚀剂、阻焊剂、字符油墨、抗光干膜、保护涂层等。
（5）其他印刷板、医用器件、牙科充填物、化妆品盒、眼镜片、高尔夫球、奖杯、滑雪板、摩托雪橇、广告标牌等涂层固化或装饰，以及三维立体光铸加工。
e. 脉冲强光固化技术的发展趋势
全球辐射固化产业化进程不尽人意，因其众多固化技术都不完善，而脉冲强光固化技术作为一种新型的冷光源固化技术，将给传统制造业提供一种快速、便捷的加工方法，加快辐射固化产业化，同时可向汽车、建筑装饰以及信息产业发展，信息产业包括光导介质、信息系统和远程通讯等领域。脉冲强光固化技术作为一种先进的辐照技术，将给材料表面加工提供有效的手段，具有巨大的发展潜力。