কোন শিল্প দূষণকারী পদার্থ লেজার ক্লিনিং মেশিন দিয়ে অপসারণ করা যায়?

কিভাবে লেজার ক্লিনিং মেশিন দূষণ অপসারণ: এব্লেশনের পিছনে বিজ্ঞান

কীভাবে লেজার এব্লেশন প্রযুক্তি পৃষ্ঠের দূষণকে লক্ষ্য করে

লেজার পরিষ্করণ পদ্ধতি ফোটোথার্মাল এব্লেশন নামক কিছু ব্যবহার করে শিল্প ধূলিকণা দূর করে। মূলত, এই ধরনের মেশিন 10 থেকে 100 বিলিয়ন এর মধ্যে তীব্র শক্তির দ্রুত বার্স্ট ছুঁড়ে দেয় দ্বিতীয় পর্যায়ে যা পৃষ্ঠের ধূলিমলিনতা সরিয়ে দেয় তবে তার নিচের অংশে কোনও ক্ষতি করে না। যেমন ধাতব জার এবং পুরানো রং নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যে লেজার আলো শোষিত করে, প্রায় 1060 থেকে 1070 ন্যানোমিটার, যার ফলে তাপমাত্রা খুব দ্রুত বেড়ে 8000 থেকে 10000 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত পৌঁছায় এবং সম্পূর্ণ প্লাজমা বা কেবলমাত্র গ্যাসে পরিণত হয়। লেজার এব্লেশন গবেষণা গোষ্ঠীর গবেষকদের 2022 সালের কাজ থেকে জানা গেছে যে বিভিন্ন পদার্থ এই চিকিত্সার প্রতি ভিন্নভাবে প্রতিক্রিয়া জানায়, যা অপারেটরদের কোনও নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের প্রতি প্রক্রিয়াটি সর্বাধিক কার্যকরী করে তুলতে এবং অতিরিক্ত চিকিত্সা এড়াতে সাহায্য করে।

উপাদান প্রকার	এব্লেশন থ্রেশহোল্ড (J/cm²)	বাষ্পীভবনের গতি
জার/অক্সাইড	0.5–1.2	0.2 m²/hour
রং	0.8–1.5	0.15 m²/hour
গ্রিজ/তেলের আস্তরণ	0.3–0.7	০.৩ বর্গমিটার/ঘন্টা

লেজার পালস এবং বিভিন্ন উপকরণের স্তরের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া

এই প্রক্রিয়াটি দূষণকারী পদার্থ এবং সাবস্ট্রেটের মধ্যে আলো শোষণের হারের পার্থক্য কাজে লাগায়। উদাহরণ হিসাবে, মরচে 1,064 nm লেজার শক্তির 60–80% শোষণ করে, যেখানে ইস্পাত 70% এর বেশি প্রতিফলিত করে। এই অমিল অপারেটরদের 10–100 kHz কম্পাঙ্কে পালস প্রেরণ করতে দেয়, 500 μm পুরু দূষণকারী স্তরগুলি ভেদ করে 0.05–0.3 mm প্রতি পাসে ধূলিকণা স্তর-পর-স্তরে অপসারণ করে।

নির্বাচনী শোষণ: কেন দূষণকারী পদার্থগুলি বাষ্পীভূত হয় কিন্তু সাবস্ট্রেটগুলি অক্ষত থাকে

লেজার পরিষ্কারকারী মেশিনগুলি সাবস্ট্রেট-নিরাপদ অপসারণ অর্জন করে তরঙ্গদৈর্ঘ্য-নির্দিষ্ট শোষণ । রাবারের অবশেষের মতো দূষণকারী পদার্থগুলি ফাইবার লেজার শক্তির (1,060 nm) 90% শোষণ করে, যেখানে ধাতুগুলি 65–85% প্রতিফলিত করে। এই পার্থক্যযুক্ত তাপন প্রক্রিয়ায় দূষণকারী পদার্থগুলি বাষ্পীভবনের তাপমাত্রায় পৌঁছায়—কার্বন জমার ক্ষেত্রে 3,500°C এর বেশি—যেখানে সাবস্ট্রেটটি 150°C এর বেশি উত্তপ্ত হয় না, যা তাপ-সংবেদনশীল খাদগুলি সংরক্ষিত রাখে।

ধাতব অক্সাইড এবং মরচে: ইস্পাত পৃষ্ঠ থেকে লেজার-ভিত্তিক দক্ষ অপসারণ

ইস্পাত এবং ধাতব পৃষ্ঠে লেজার মাধ্যমে মরচা অপসারণের প্রক্রিয়া

লেজার পরিষ্কারকরণ সিস্টেমগুলি সিলেক্টিভ ফটোঅ্যাবলেশন নামক কিছু ব্যবহার করে মরচে এবং অন্যান্য ধাতব অক্সাইডগুলি সরিয়ে দেয়। মূলত, এই মেশিনগুলি তীব্র আলোর ঝলক ছুঁড়ে দেয় যা ধূলো এবং ময়লা সরিয়ে দেয় কিন্তু তার নিচের আসল ধাতুটি অক্ষত রেখে দেয়। এর পিছনে বিজ্ঞানটিও বেশ আকর্ষক। যখন আমরা FeO বা Fe2O3 এর মতো লোহার অক্সাইড যৌগগুলির দিকে তাকাই, তখন 1064 ন্যানোমিটার এ কাজ করার সময় এগুলি লেজারের শক্তির প্রায় 60 থেকে হয়তো 80 শতাংশ শোষণ করে নেয়। অন্যদিকে সাধারণ ইস্পাত সেই শক্তির অধিকাংশই প্রতিফলিত করে, সত্যিই সত্যিই সত্তর শতাংশের বেশি। পরবর্তী ঘটনাটি কিছুটা বুদ্ধিদারের মতো। উপকরণগুলির প্রতিক্রিয়ার এই পার্থক্যের কারণে, প্রক্রিয়াটি স্বাভাবিকভাবেই মরচে স্তরটি পেরিয়ে গেলে বন্ধ হয়ে যায়। প্রায় 0.1 মিলিমিটার পুরু অধিকাংশ মরচে আবরণ প্রতি বর্গমিটার পৃষ্ঠের জন্য মাত্র আট সেকেন্ডের মধ্যে সম্পূর্ণরূপে অদৃশ্য হয়ে যাবে এবং তার নিচে যা কিছু থাকবে তা চিকিত্সা শুরু হওয়ার আগের মতো অবস্থায় থেকে যাবে।

তুলনামূলক দক্ষতা: লেজার বনাম বালি ব্লাস্টিং মরচে অপসারণের জন্য

বালি ব্লাস্টিংয়ের তুলনায়, লেজার সিস্টেমগুলি পৃষ্ঠের প্রস্তুতির সময় 40% কমায় এবং অ্যাব্রাসিভ বর্জ্য নিষ্পত্তি খরচ বাদ দেয়। নরম ধাতুতে বালি ব্লাস্টিংয়ের ক্ষেত্রে বালি সংযুক্ত হওয়ার ঝুঁকি থাকে, যেখানে লেজার অ্যাবলেশন সমুদ্র পরিবেশে কোটিং আঠালোতার জন্য প্রয়োজনীয় পৃষ্ঠের ক্ষুদ্রতা (Ra) 1.6 μm এর নিচে রাখে।

কেস স্টাডি: লেজার ক্লিনিং মেশিন ব্যবহার করে অফশোর সমুদ্র কাঠামোতে মরচে দূষণ পরিষ্কার

একটি অফশোর প্রকল্পে 500W পালসড লেজার ব্যবহার করে কার্বন স্টিল রিগ উপাদান থেকে 95% মরচে অপসারণের দক্ষতা অর্জন করা হয়। অপারেটররা ক্ষয়কারী লবণ পরিবেশে ঘন্টায় 12 বর্গ মিটার পরিষ্কার করেন এবং সাবস্ট্রেট পিটিং বা তাপীয় বিকৃতি ছাড়াই কাজ করেন, যা সূঁচ বন্দুকের তুলনায় নির্ভুলতা প্রধান অঞ্চলে 300% ভালো প্রদর্শন করে।

রং, কোটিং এবং পলিমার: ন্যূনতম সাবস্ট্রেট প্রভাবে নির্ভুল স্ট্রিপিং

মাল্টি-লেয়ার রং এবং পলিমার কোটিংয়ের অ-ধ্বংসাত্মক স্ট্রিপিং

লেজার ক্লিনিং মেশিনগুলি বিকিরণ শক্তি নির্বাচন করে দ্রাবক বা অ্যাব্রাসিভ ছাড়াই পেইন্টের স্তরগুলি বাষ্পীভূত করে। পালসড লেজারগুলি একযোগে পাঁচটি কোটিং স্তর অপসারণ করতে পারে, ইস্পাতে 99.2% অপসারণ দক্ষতা অর্জন করে এবং মাইক্রন-স্তরের কোনও ধাতব ক্ষয় ছাড়াই— ট্রেডিশনাল গ্রিট ব্লাস্টিংয়ের চেয়ে ভাল করে।

লেজার পেইন্ট অপসারণ ব্যবহার করে এয়ারোস্পেস কম্পোনেন্টগুলিতে নিখুঁত নিয়ন্ত্রণ

এয়ারোস্পেসে, লেজার এবলেশন টারবাইন ব্লেডগুলির পলিইউরেথেন এবং এপোক্সি কোটিংগুলি ¥30μm সঠিকতার সাথে অপসারণ করে, বায়ুগতীয় কর্মক্ষমতা অক্ষুণ্ণ রেখে। নন-কনট্যাক্ট পদ্ধতি ম্যানুয়াল স্ট্রিপিংয়ের ফলে হওয়া মাইক্রো-স্ক্র্যাচগুলি এড়িয়ে যায়, শিল্প মানকের তথ্য অনুযায়ী অ্যালুমিনিয়াম অংশগুলি প্রত্যাখ্যানের হার 67% কমিয়ে দেয়।

লেজার এবলেশন প্রক্রিয়ার সময় তাপ-সংবেদনশীল সাবস্ট্রেটগুলির সাথে হওয়া চ্যালেঞ্জগুলি

তাপ-সংবেদনশীল পলিমারের জন্য, 15ns এর কম পালস সময়কাল বক্রতা প্রতিরোধ করে। আধুনিক সিস্টেমগুলি প্রকৃত-সময়ের তাপীয় সেন্সর একীভূত করে, আগের মডেলগুলির তুলনায় কম্পোজিট চিকিত্সার সময় শীর্ষ তাপমাত্রা 40% কমিয়ে দেয়।

জৈব এবং অজৈব অবশেষ: তেল, গ্রিজ, ওয়েল্ডিং স্ল্যাগ এবং ধূলিকণা অপসারণ

লেজার পরিষ্করণ প্রযুক্তির মাধ্যমে হাইড্রোকার্বন-ভিত্তিক অবশেষের বাষ্পীভবন

লেজার পরিষ্করণ মেশিনগুলি তেল এবং গ্রিজ অপসারণ করে নির্বাচনমূলক আলোক-তাপীয় বিয়োজনের মাধ্যমে , যেখানে সংক্ষিপ্ত পালস (10–100 ns) ধাতুর উপরের স্তর না উত্তপ্ত করেই হাইড্রোকার্বন শৃঙ্খলকে বাষ্পীভূত করে। এই পদ্ধতিটি প্রতি ঘন্টায় 2 মিটার² পর্যন্ত ভারী লুব্রিক্যান্ট সঞ্চয় অপসারণের ক্ষমতা প্রদর্শন করে, উচ্চ দূষণ শোষণ ক্ষমতার সুবিধা গ্রহণ করে।

ইঞ্জিন অংশ থেকে তেল এবং গ্রিজ অপসারণে কার্যকারিতা

অটোমোটিভ রক্ষণাবেক্ষণে, লেজার সিস্টেমগুলি 150–300 W এ বেকড-অন ইঞ্জিন গ্রিজের 99.7% অপসারণ করে, যা গ্যাস্কেট ক্ষতির ঝুঁকি সহ দ্রাবক-ভিত্তিক পদ্ধতির চেয়ে উত্তম। 2023 সালের এক অধ্যয়নে দেখা গেছে যে লেজার-পরিষ্কৃত ক্র্যাঙ্কশ্যাফটগুলি পুনরায় পোলিশ করার জন্য 60% কম প্রয়োজন , যা উল্লেখযোগ্যভাবে বিপজ্জনক বর্জ্য হ্রাস করে।

স্টেইনলেস স্টিল ফ্যাব্রিকেশনে ওয়েল্ডিং স্ল্যাগ এবং রং উঠে যাওয়া অপসারণ

লেজার এব্লেশন ম্যানুয়াল গ্রাইন্ডিংয়ের তুলনায় তিন গুণ দ্রুত ওয়েল্ডিং সিমগুলি পরিষ্কার করে, ক্ষয় প্রতিরোধী পৃষ্ঠগুলি সংরক্ষণ করে। 1064 nm-এ সিস্টেমগুলি লৌহ অক্সাইডগুলির লক্ষ্য করে এবং স্ল্যাগ অপসারণ করে যখন Ra রাগড়তা 0.8 μm এর নিচে রাখে।

পারমাণবিক এবং টুলিং শিল্পে কণা দূষণ মুক্ত করা

পারমাণবিক সুবিধাগুলি লেজার পরিষ্করণ ব্যবহার করে তেজস্ক্রিয় ধূলিকে অপসারণ করে শূন্য তরল বর্জ্য সহ দূষণ মুক্ত করার ফ্যাক্টর 10´–10µ পর্যন্ত অর্জন করে। নির্ভুল টুলিংয়ে, 50W ফাইবার লেজারগুলি মিলিং সরঞ্জাম থেকে অণুচ্ছদের অ্যালুমিনা কণাগুলি অপসারণ করে, ব্যাচগুলির মধ্যে ক্রস-দূষণ প্রতিরোধ করে।

বিশেষাজ্ঞ শিল্প অ্যাপ্লিকেশন: ছাঁচ পরিষ্করণ এবং উচ্চ-নির্ভুলতা উপাদান রক্ষণাবেক্ষণ

রাবার উত্পাদনে ছাঁচ এবং পলিমারের মতো দূষণকারী অপসারণের জন্য লেজার এব্লেশন প্রক্রিয়া

লেজার এব্লেশন রাবার ছাঁচের জৈবিক সঞ্চয়গুলি নির্বাচনীভাবে অপসারণ করে যখন সহনশীলতা ক্ষতিগ্রস্ত হয় না। 2023 সালের সারফেস ইঞ্জিনিয়ারিং জার্নাল একটি গবেষণায় দেখা গেছে যে স্পার্শনিক লেজারগুলি এক মিনিটের কম সময়ে সালফার-ভিত্তিক মুক্তি এজেন্টগুলির 99.8% অপসারণ করে—যে রাসায়নিক দ্রাবকগুলি সাবস্ট্রেটগুলি ফোলার ঝুঁকি নেয়। 1,064 এনএম তরঙ্গদৈর্ঘ্য গাঢ় পলিমার অবশেষগুলিকে লক্ষ্য করে যখন ধাতব ছাঁচের পৃষ্ঠগুলি থেকে প্রতিফলিত হয়ে যায়।

পৃষ্ঠের ক্ষয় ছাড়াই ইনজেকশন ছাঁচের সঠিক পরিষ্করণ

উচ্চ-পরিমাণ উত্পাদনে, লেজার পরিষ্করণ ছাঁচের রক্ষণাবেক্ষণের সময় মাইক্রন-স্তরের নির্ভুলতা বজায় রাখে। যে ঘর্ষণযুক্ত পদ্ধতিগুলি টুলিং ডিগ্রেড করে তার বিপরীতে, লেজারগুলি ASTM E2921-21 অনুযায়ী 3 মাইক্রন উপকরণ ক্ষতির সাথে আঠালো এবং কার্বনাইজড প্লাস্টিকগুলি অপসারণ করে, গাড়ি সুবিধাগুলিতে ছাঁচ প্রতিস্থাপনের খরচ 70% কমিয়ে দেয়।

কেস স্টাডি: লেজার পরিষ্কার মেশিন ব্যবহার করে এয়ারোস্পেস ইলেকট্রনিক্সে পলিমাইড কোটিং অপসারণ

সম্প্রতি একটি এয়ারোস্পেস অ্যাপ্লিকেশনে স্যাটেলাইট কানেক্টর থেকে পলিমাইড ইনসুলেশন সরানো ছিল। ঐতিহ্যগত রাসায়নিক নিমজ্জনের ফলে 12% ক্ষেত্রে স্বর্ণপ্লেট করা কনট্যাক্টগুলি ক্ষতিগ্রস্ত হয়েছিল (NASA 2022 Failure Analysis Report)। লেজার পরিষ্করণ 45-সেকেন্ডের সাইকেলে 100% কোটিং অপসারণ করেছে এবং কোনও সাবস্ট্রেট ক্ষতি ছাড়াই $18,000/একক RF মডিউলগুলি পুনর্ব্যবহার করতে সক্ষম হয়েছে।

FAQ

লেজার পরিষ্করণে ফটোথার্মাল এব্লেশন কী?

লেজার পরিষ্করণ মেশিন দ্বারা ব্যবহৃত একটি প্রক্রিয়া হল ফটোথার্মাল এব্লেশন, যা অন্তর্নিহিত পৃষ্ঠকে ক্ষতি না করে দূষণ অপসারণের জন্য ব্যবহৃত হয়। এতে সংক্ষিপ্ত, তীব্র শক্তির বিস্ফোরণ ছুঁড়ে দেওয়া হয় যা পৃষ্ঠের উপকরণগুলিকে তাপ প্রয়োগ করে এবং প্লাজমা বা গ্যাসে ভেঙে দেয়।

কীভাবে লেজার পরিষ্করণ মেশিন নির্দিষ্ট দূষণকে লক্ষ্য করে?

লেজার পরিষ্করণ মেশিনগুলি দূষণকে লক্ষ্য করার জন্য তরঙ্গদৈর্ঘ্য-নির্দিষ্ট শোষণ ব্যবহার করে। বিভিন্ন উপকরণ লেজার আলো ভিন্নভাবে শোষিত করে, যা লেজারকে অবাঞ্ছিত উপকরণগুলি বাষ্পীভূত করতে দেয় যখন অন্যগুলি ক্ষতিহীন থাকে।

বালি ছোঁড়ার মতো ঐতিহ্যগত পদ্ধতির তুলনায় লেজার পরিষ্করণের সুবিধাগুলি কী কী?

লেজার পরিষ্করণ বালু নিক্ষেপণের মতো ঐতিহ্যবাহী পদ্ধতির তুলনায় দ্রুততর এবং বর্জ্য নিষ্পত্তির খরচ কমায়। এটি নরম উপকরণগুলিতে ক্ষয়কারী কণা সংযুক্ত হওয়া এড়ায় এবং আবরণ আঠালোতা বজায় রাখতে প্রয়োজনীয় পৃষ্ঠের অমসৃণতা বজায় রাখে।

পেইন্ট বা আবরণের একাধিক স্তর কি লেজার পরিষ্করণ মেশিন পরিচালনা করতে পারে?

হ্যাঁ, লেজার পরিষ্করণ মেশিনগুলি একযোগে পেইন্ট বা আবরণের একাধিক স্তর অপসারণ করতে পারে, উপস্থিতির ক্ষতি ছাড়াই উচ্চ অপসারণ দক্ষতা অর্জন করে।

তাপ-সংবেদনশীল সাবস্ট্রেটের উপর লেজার পরিষ্করণের প্রভাব কী?

আধুনিক লেজার সিস্টেমগুলি পরিষ্করণের সময় অতিরিক্ত তাপ এবং তাপ-সংবেদনশীল সাবস্ট্রেটের ক্ষতি প্রতিরোধের জন্য সংক্ষিপ্ত পালস সময়কাল এবং প্রকৃত-সময়ের তাপীয় সেন্সর ব্যবহার করে।