Laserreinigingstechnologyis in suksesfolle tapassing fan lasertechnology yn 'e technyk. It basisprinsipe makket gebrûk fan 'e hege enerzjytichtens fan lasers om ynteraksje tusken laserstrielen en fersmoarging dy't oan wurkstiksubstraten fêsthâlde mooglik te meitsjen. Fersmoarging wurdt skieden fan substraten fia direkte termyske útwreiding, smelten, gasferdamping en oare meganismen. Mei hege effisjinsje, miljeufreonlikens en enerzjybesparring is laserreinigingstechnology mei súkses tapast yn it skjinmeitsjen fan bânskimmels, it fuortheljen fan fleantúchlak, it restaurearjen fan kulturele reliken en oare fjilden.
Tradisjonele skjinmeitstechnologyen omfetsje meganyske wriuwingsreiniging (sânstralen, hege-druk wetterstraalreiniging, ensfh.), gemyske korrosjereiniging, ultrasone reiniging, droech iisreiniging en mear. Dizze technologyen wurde in soad brûkt yn ferskate yndustryen. Bygelyks, sânstralen kin metalen roestflekken, oerflakbramen en konforme coatings op printplaten fuortsmite troch skuurmiddels fan ferskate hurdens te selektearjen. Gemyske korrosjereiniging wurdt breed brûkt foar it fuortheljen fan oaljeskaal op apparatueroerflakken, it skjinmeitsjen fan ketelskaal en it ûntstoppen fan oaljeliedingen. Hoewol folwoeksen, hawwe tradisjonele metoaden wichtige neidielen: sânstralen beskeadiget maklik behannele oerflakken, en gemyske korrosjereiniging feroarsaket miljeufersmoarging en kin substraten korrodearje as se net goed brûkt wurde. De opkomst fan laserreiniging markearret in revolúsje yn 'e skjinmeitstechnology. Troch gebrûk te meitsjen fan 'e hege enerzjytichtens, presyzje en effisjinte oerdracht fan lasers, prestearret laserreiniging better as tradisjonele metoaden yn skjinmeitseffisjinsje, presyzje en posysjonearring. It elimineert miljeufersmoarging troch gemyske reiniging en feroarsaket gjin skea oan substraten.
Prinsipes fan laserreiniging
Wat is laserreiniging krekt? It ferwiist nei it proses fan it fuortheljen fan materialen fan fêste (of soms floeibere) oerflakken fia laserstrieling. By lege laserfluens ferwaarme de opnommen laserenerzjy materialen, wêrtroch ferdamping of sublimaasje ûntstiet. By hege laserfluens wurde materialen typysk omset yn plasma. Laserreiniging brûkt meastentiids pulsearre lasers foar materiaalferwidering, hoewol trochgeande-weach laserstrielen materialen mei foldwaande yntensiteit kinne ablatearje. Djippe ultraviolette excimerlasers, mei golflingten om 200 nm hinne, wurde benammen brûkt foar fotoablaasje.
De djipte fanlaserenerzjyDe absorpsje en de hoemannichte materiaal dy't per puls fuorthelle wurdt, hinget ôf fan 'e optyske eigenskippen fan it materiaal, lykas de lasergolflingte en pulsduur. De totale massa dy't per puls fan in doel ablateare wurdt, wurdt definiearre as de ablaasjesnelheid. Laserstrielingseigenskippen lykas scansnelheid en linedekking beynfloedzje it ablaasjeproses signifikant.
Soarten laserreinigingstechnology
1) Laser Stomerij
Laser droech reinigjen omfettetdirekte pulsearre laserbestraling fan wurkstikken. Fersmoargjende stoffen of substraten absorbearje laserenerzjy, wêrtroch't har temperatuer ferhege wurdt en termyske útwreiding of termyske trilling fan it substraat feroarsake wurdt, dy't fersmoargjende stoffen fan substraten skiedt. It komt foar yn twa senario's: of oerflakfersmoargjende stoffen absorbearje laserenerzjy en wreidzje út, of substraten absorbearje enerzjy en trilje termysk.
Yn 1969 fûnen SM Bedair et al. dat konvinsjonele oerflakbehannelingen (waarmtebehanneling, gemyske korrosje, sânstralen) allegear beheiningen hienen. Se observearren dat de hege enerzjytichtens fan fokussearre lasers oerflakmaterialen ferdampe koene sûnder substraten te beskeadigjen. Eksperiminten befêstigen dat in Q-switched ruby laser mei in krêfttichtens fan 30 MW/cm² fersmoarging fan silisiumoerflakken koe skjinmeitsje sûnder substraatskea, wat de earste ymplemintaasje fan laser droechreiniging markearre.
De totale skjinmeitsingssnelheid kin útdrukt wurde fia de losmakkingssnelheid fan filmôffal, lykas hjirûnder werjûn:
(Formule: ε—laserpulsenerzjy-yndeks; h—yndeks fan fersmoargingsfilmdikte; E—yndeks fan elastyske modulus fan 'e film)
2) Laser wiet skjinmeitsjen
Foar pulsearre laserbestraling wurdt in floeibere film foarôf op it oerflak fan it wurkstik oanbrocht. Laserenerzjy ferwaarme en ferdampt de film rap, wêrtroch in direkte skokweach ûntstiet dy't fersmoargjende dieltsjes fan it substraat losmakket. Dizze metoade fereasket gjin gemyske reaksje tusken it substraat en de floeibere film, wêrtroch't de tapasbere materialen beheind binne.
Yn 1991 hawwe K. Imen et al. oerbleaune submikronfersmoarging op healgeleiderwafers en metalen nei konvinsjonele skjinmeitsjen behannele. Se bedekten substraten mei in laser-absorberende film en bestraalden it mei in CO₂-laser. De film naam enerzjy op, ferwaarme rap, kocht en ûndergie eksplosive ferdamping, wêrtroch oerflakfersmoarging waard fuorthelle - dit definiearret laser wiet skjinmeitsjen.
3) Laserplasma-skokgolfreiniging
Laserplasma-skokweagen ûntsteane as lasers loft ionisearje yn sferyske plasma-skokweagen tidens bestraling. Dizze skokweagen reitsje substraten, wêrtroch't enerzjy frijkomt om fersmoarging te ferwiderjen sûnder it substraat te beskeadigjen (lasers ynteraksje net direkt mei substraten). Dizze technology reinigt dieltsjes sa lyts as tsientallen nanometers en stelt gjin beheiningen op oan de lasergolflingte.
De fysike prinsipes fan plasmareiniging wurde as folget gearfette:
a) Laserstrielen wurde absorbearre troch de fersmoargjende laach op it doeloppervlak.
b) Hege enerzjy-absorpsje foarmet rap útwreidzjend plasma (heech ionisearre ynstabyl gas), wêrtroch skokweagen ûntsteane.
c) Skokweagen fragmentearje en ferwiderje fersmoarging.
d) Laserpulsen moatte koart genôch wêze om waarmteophoping te foarkommen dy't it substraat beskeadiget.
e) Eksperiminten litte sjen dat plasma ûntstiet op metalen oerflakken as oksiden oanwêzich binne.
Plasmageneraasje fynt allinich plak boppe in drompel fan enerzjydichtheid, dy't ôfhinklik is fan 'e fersmoarging of oksidelaach dy't fuorthelle wurde moat. Der bestiet in twadde hegere drompel, wêrnei't it substraat skansearre rekket. Om effektive skjinmeitsjen sûnder skea oan it substraat te garandearjen, moatte laserparameters oanpast wurde om de pulsenerzjydichtheid tusken de twa drompelwearden te hâlden.
Yn 2001 brûkten JM Lee et al. plasma-skokweagen fan heech-fermogen fokussearre lasers. In pulsearre laser mei in enerzjytichtens fan 2.0 J/cm² (fier boppe de skeadrompel fan silisium) bestraalde silisiumwafers parallel, wêrby't mei súkses 1 μm wolfraamdieltsjes fuorthelle waarden. Strikt nommen is laserplasma-skokwegreiniging in ûnderdiel fan droech skjinmeitsjen.
Yn earste ynstânsje ûntwikkele om mikroskopyske dieltsjes út healgeleiderwafers te ferwiderjen, binne dizze trije laserreinigingstechnologyen útwreide nei it skjinmeitsjen fan bânskimmels, it fuortheljen fan ferve op fleantúchhûden, it restaurearjen fan kulturele reliken en mear. Inert gas kin op substraten blaasd wurde tidens laserbestraling om losmakke fersmoarging direkt te ferwiderjen, wêrtroch opnij fersmoarging en oksidaasje foarkommen wurde.
Tapassingen fan laserreinigingstechnology
1) Healgeleideryndustry: Reiniging fan healgeleiderwafers en optyske substraten
Healgeliederwafers en optyske substraten ûndergeane identike ferwurkingsstappen (snijden, slypjen) om winske foarmen te foarmjen, wêrtroch't dieltsjesfersmoargjende stoffen yntrodusearje dy't lestich te ferwiderjen binne en gefoelich binne foar opnij fersmoarging. Fersmoargjende stoffen op wafers ferminderje de printkwaliteit fan circuits en ferkoartje de libbensdoer fan chip. Op optyske substraten ferleegje se de prestaasjes fan optyske apparaten en coatings, wêrtroch't ûngelikense enerzjyferdieling en in fermindere libbensdoer ûntsteane.
Laser droech skjinmeitsjen wurdt hjir selden brûkt fanwegen risiko's op substraatskea, wylst wiet skjinmeitsjen en plasmaskokwegreiniging ferskate suksesfolle tapassingen hawwe. Xu Chuanyi et al. hawwe magnetyske ferve op mikronskaal ôfset as in diëlektryske film op ultra-glêde optyske substraten, wêrtroch't effektive pulsearre laserskjinmeitsjen berikt waard. Hoewol't it totale oantal ûnreinheidsdieltsjes tanommen, naam har grutte en dekking signifikant ôf. Zhang Ping bestudearre de effekten fan wurkôfstân en laserenerzjy op skjinmeitseffisjinsje foar dieltsjes fan ferskate grutte. Eksperiminten lieten sjen dat in laser fan 240 mJ optimale skjinmeitsjen fan polystyreendieltsjes op geliedend glês berikte op in wurkôfstân fan 1,90 mm. De skjinmeitseffisjinsje ferbettere mei hegere laserenerzjy, en gruttere dieltsjes wiene makliker te ferwiderjen.
2) Metaalyndustry: Reiniging fan metaaloerflakken
Reiniging fan metalen oerflakken rjochtet him op makroskopyske fersmoarging: okside-/roestalagen, ferve, coatings en oare taheaksels, kategorisearre as organyske (ferve, coatings) of anorganyske (roest) fersmoarging. Reiniging foldocht oan folgjende ferwurkings-/gebrûkseasken: bygelyks it fuortheljen fan 10 μm dikke oksidelagen fan titaniumlegeringen foar it lassen, it strippen fan ferve fan fleantúchbekleding foar it opnij skilderjen, en it skjinmeitsjen fan rubberresten fan bânfoarmen om produktkwaliteit en libbensdoer fan 'e foarm te garandearjen.
Metalen hawwe hegere skeadrempels as har drompelwearden foar it skjinmeitsjen fan fersmoarging, wêrtroch't effektive skjinmeitsjen mei lasers mei passende oandriuwing mooglik is. Folwoeksen tapassingen omfetsje: Wang Lihua et al. hawwe oantoand dat in laser fan 5,1 J/cm² oksidelagen fan A5083-111H aluminiumlegering fuorthelle, wylst de substraatkwaliteit bewarre bleau, en in pulsearre laser fan 100 W makke effektyf de oksidelagen fan titaniumlegering skjin en ferbettere de oerflakhurdens. Binnenlânske fabrikanten (Raycus Laser, Han's Laser, Shenzhen Chuangxin) leverje breed laserreinigingsapparatuer foar rubberfoarmen, metaalroest en it fuortheljen fan ûnderdieloalje.
3) Behâld fan Kulturele Reliken: Reiniging fan Kulturele Reliken en Papieren Artefakten
Metaal- en stiennen kulturele oerbliuwsels sammelje yn 'e rin fan' e tiid smoargens, inketflekken en oare fersmoarging op, dy't fuorthelle wurde moatte om it orizjinele uterlik te herstellen. Papierartefakten (skilderijen, kalligrafy) ûntwikkelje skimmel en plakken by ferkearde opslach, wêrtroch't har tastân en kulturele/histoaryske wearde slim beheind wurdt.
Zhao Ying et al. ferifiearren UV-laserreiniging fan skimmelplaketten op ryspapier: in ienige scan by 3.2 J/mm² ferwidere tinne plaketten, wylst twa scans folsleine ferwidering berikten; tefolle laserenerzjy skansearre it papier. Zhang Xiaotong restaurearre mei súkses in fergulde brûnzen artefakt mei de laserwietmetoade. Zhang Licheng paste laserreiniging ta op in skildere froulike ierdewurkfiguer út 'e Han-dynasty. Yuan Xiaodong et al. evaluearren de effektiviteit fan laserreiniging foar stiennen reliken, en fergelike substraatskea en ferwideringseffisjinsje foar inket-, reek- en ferveflekken op sânstien.
Konklúzje
Laserreiniging is in avansearre technology mei brede ûndersyks- en tapassingsperspektiven yn 'e loftfeart, militêre apparatuer, elektroanika en oare hege-presyzje fjilden. Troch syn effisjinsje, miljeufreonlikens en superieure reinigingsresultaten is it yn meardere yndustryen folwoksen, en de tapassingen bliuwe útwreidzjen. Neist de besteande ferwidering fan ferve en roest omfetsje resinte foarútgong laserreiniging fan oksidelagen op metalen triedden. Takomstige ûntwikkeling hinget ôf fan it útwreidzjen fan besteande tapassingen, it yngean fan nije fjilden en it ynnovearjen fan apparatuer:
- Fersterkje teoretysk ûndersyk om praktyske tapassingen te begelieden. Hjoeddeistich ûndersyk is sterk ôfhinklik fan eksperiminten, en hat gjin folwoeksen teoretysk ramt. It fêststellen fan sa'n ramt is krúsjaal foar technologyske folwoeksenheid.
- Útwreidzje tapassingen yn besteande en nije fjilden. Folwoeksen yn ferve-/roestferwidering, opkommende gebrûken omfetsje it skjinmeitsjen fan metaaltriedokside, wat fruchtbere grûn biedt foar groei.
- Untwikkelje nije laserreinigingsapparatuer, útwreidzjend nei multifunksjonele universele apparaten (bygelyks kombineare ferve-/roestferwidering) en spesjalisearre ark (bygelyks oanpaste fixtures/vezels foar beheinde romten). Folsleine automatisearring fia yntegraasje mei yndustriële robots is in beloftefolle rjochting.
Pleatsingstiid: 14 maaie 2026
