激光清洗:激光清洗的作用機理

來源 : www.comp-geeks.com   發布時間 : 2020/9/17 4:42:00

  激光清洗具有無研磨、非接觸、低熱效應和適用于各種材質的物體等清洗特點,被認為是最可靠、最有效的解決辦法。

  傳統清洗工業設備有各種各樣的清洗方式,多是利用化學藥劑和機械方法進行清洗。在我國環境保護法規要求越來越嚴格、人們環保和安全意識日益增強的今天,工業生產清洗中可以使用的化學藥品種類將變得越來越少。如何尋找更清潔,且不具損傷性的清洗方式是我們不得不考慮的問題。而激光清洗具有無研磨、非接觸、低熱效應和適用于各種材質的物體等清洗特點,被認為是最可靠、最有效的解決辦法。

在工件表面污染物中,工件表面附著物與表面之間的結合主要是由于存在以下各種力:共價鍵、雙偶極子、毛細作用、氫鍵、吸附力和靜電力等。其中毛細力、吸附力和靜電力是最難破壞的,激光清洗技術就是要克服這幾種力。


  這些吸附力要比重力大很多(有幾個數量級),并且與粒子直徑d有關系,吸附力隨著粒子半徑減小呈現很慢的線性衰減趨勢,而粒子質量m與直徑的三次方成正比,由牛頓定律可知F=ma,當粒子尺寸變小時,吸附力所提供的加速度迅速增大。所以,尺寸越小的粒子,清除起來所需的加速度就越大,這就是常規的清洗技術為什么難以清除直徑很小的物體表面附著物。

由于物體表面附著物的成分和結構復雜,激光與之作用的機理也各不相同,用于對此作解釋最常用的理論模型有以下幾種:

1、光氣化/光分解

  激光器產生的激光,經過光學系統的聚光可以實現能量的高度集中,聚焦后的激光束在焦點附近可產生幾千度甚至幾萬度的高溫,使物體表面附著物瞬間氣化或分解。

2、光剝離

  通過激光的作用使物體表面附著物受熱膨脹,當物體表面附著物的膨脹力大于其與基體之間的吸附力時,物體表面附著物便會從物體的表面脫離。

3、光振動

  利用較高頻率和功率的脈沖激光沖擊物體的表面,在物體表面產生超聲波,超聲波在沖擊中下層硬表面以后返回,與入射聲波發生干涉,從而產生高能共振波,使污垢發生微小爆裂、粉碎、脫離基體物質表面,當物體與表面附著物對激光束的吸收系數差別不大,或者表面附著物受熱后會產生有毒物質等情況時,可以選用這種清洗手段。

目前,激光清洗設備的結構并沒有統一的標準,需要根據實際的清洗方法、基材和污物的種類、清洗要求的效果等因素來決定,但是,它們在一些基本的結構上還是大致相同的,主要包括激光器、移動平臺、實時監測系統、半/自動控制操作系統及其他輔助系統等部分。

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