Რა მასალები და ზედაპირები შეიძლება გაწმინდეს ლაზერული სისტემებით? (1)

Ლაზერული გაწმენდის პრინციპები

Ლაზერული გაწმენდა დაფუძნებულია პულსური ლაზერული გამოვლინებისა და მასალის ზედაპირების შორის კონტროლირებად ურთიერთქმედებაზე. ის ამოიღებს нежელას, როგორიცაა ოქსიდები, საღებავები, ჟანგი და ნარჩენები, მექანიკური კონტაქტის, აბრაზივების ან ქიმიკატების გარეშე. გაწმენდის პროცესი მუშაობს ორი ძირეული ფიზიკური მექანიზმის საშუალებით: ფოტო-თერმული და ფოტო-მექანიკური ეფექტები, რომლებიც ორივე დამოკიდებულია ლაზერის ექსპლუატაციურ პარამეტრებზე. ამ პრინციპების ღრმა გაგება აუცილებელია გაწმენდის ეფექტიანობის უზრუნველყოფისთვის საბაზისო მასალის მთლიანობის დაცვის გარეშე.

Ლაზერული გაწმენდის ფიზიკური მექანიზმები

Ფოტო-თერმული მექანიზმი

Ფოტო-თერმული ეფექტი დაფუძნებულია შერჩევით გახურებაზე. როდესაც ლაზერული სხივი ეჯახება ზედაპირს, დაბინძურებული ფენა შთანთქავს ლაზერულ ენერგიას და სწრაფად გახდება. ეს სითბო შეიძლება გამოიწვიოს:

Თერმული გაფართოება, რომელიც იწვევს ფენების გამოყოფას.

Დაბინძურების აორთქლება ან პიროლიზი.

Დნობა და ხელახლა გამყარება ამსუბუქებს ბმულს საბაზისო მასალასთან.

Ეს მექანიზმი ყველაზე ეფექტურია, როდესაც მინარევს აქვს მკვეთრად უმჯობესი ოპტიკური შთანთქმა, ვიდრე საბაზისო მასალას, არჩეულ ლაზერულ ტალღის სიგრძეზე. მაგალითად, ჟანგი ან საღებავი ხშირად უკეთესად შთანთქავს ინფრაწითელ ტალღებს, ვიდრე მისი ქვედა მეტალი.

Ფოტო-მექანიკური მექანიზმი

Ფოტო-მექანიკურ პროცესში ულტრამოკლე ლაზერული იმპულსები (როგორც წესი, პიკო- ან ფემტოწამი) იმდენად სწრაფად აბსორბირებს ენერგიას, რომ თბოგამტარობა მინიმალურია. გახურების ნაცვლად, ინტენსიური ენერგია იწვევს:

Მინარევის ზედაპირზე სწრაფ პლაზმის ან მიკროაფეთქებების წარმოქმნას.

Შოკური ტალღის გენერირებას, რომელიც ფიზიკურად აფეთქებს მინარევებს.

Დაჭიმულობის დაშლას ნახევრად სუსტ ფენებში, როგორიცაა კოროზია ან ნახშირბადის ნადები.

Ეს მექანიზმი იდეალურია ნა delicate სუბსტრატებისთვის ან ისეთი გამოყენებისთვის, სადაც სითბოს მინიმიზაციაა საჭირო, მაგალითად, მემკვიდრეობის შენახვა ან მიკროელექტრონიკა.

Მნიშვნელოვანი ლაზერული პარამეტრები

Ლაზერული სისუფთავების ეფექტურობა და უსაფრთხოება მკვეთრად დამოკიდებულია რამდენიმე ლაზერული პარამეტრის სწორ კონფიგურაციაზე:

Ტალღის სიგრძე

Ლაზერის ტალღის სიგრძე განსაზღვრავს იმას, თუ რამდენი ენერგია შთანთქმული იქნება მავნე ნივთიერების და საფუძვლის მიერ. ხშირად გამოყენებული ტალღის სიგრძეები შეიცავს:

1064 ნმ (ინფრაწითელი): შესაფერისია ლითონებისა და ოქსიდებისთვის.

532 ნმ (მწვანე): უფრო ეფექტურია pigment-ებისა და საღებავებისთვის.

355 ნმ ან 248 ნმ (ულტრაიისფერი): საუკეთესო ვარიანტია ორგანული და პოლიმერული მავნე ნივთიერებებისთვის.

Მიზანია აირჩიოთ ისეთი ტალღის სიგრძე, რომელიც მავნე ნივთიერება მძლად შთანთქავს, ხოლო საფუძველი სუსტად.

Იმპულსის ხანგრძლივობა

Იმპულსის ხანგრძლივობა ზეგავლენას ახდენს ენერგიის გადაცემის სიღრმეზე და სიჩქარეზე:

Ნანოწამიანი იმპულსები: საშუალო თერმული ეფექტი; კარგია საერთო საწმენდად.

Პიკოწამიანი/ფემტოწამიანი იმპულსები: ულტრაზუსტი, მინიმალური თერმული დიფუზია; იდეალურია მგრძნობიარე ზედაპირებისთვის.

Მოკლე იმპულსები ამცირებს თერმულად დაზიანებულ ზონებს და აუმჯობესებს საწმენდი პროცესის სელექტიურობას.

Იმპულსის ენერგია და განმეორების სიხშირე

Პულსის ენერგია (გაზომილი მილიჯოულებში ან ჯოულებში): განსაზღვრავს, თითო პულსზე რამდენი ენერგია გადაეცემა. უფრო მაღალმა ენერგიამ შეიძლება წაშალოს უფრო სქელი ან მყარი ფენები, თუმცა ზრდის საბსტრატის დაზიანების რისკს.

Გამეორების სიხშირე (გაზომილი ჰც-ში ან კჰც-ში): აკონტროლებს, რამდენად ხშირად გადაეცემა პულსები. მაღალმა გამეორების სიხშირემ შეიძლება მომხდარიყო უფრო სწრაფი გაწმენდა, მაგრამ შეიძლება გამოიწვიოს თერმული დაგროვება, თუ სწორად არ იქნება მართვა.

Ლაქის ზომა და გადახურვა

Ლაქის ზომა влияет გავლენას ახდენს გარჩევადობაზე და ინტენსივობაზე. უფრო პატარა ლაქები ზუსტი მუშაობის საშუალებას იძლევიან, ხოლო უფრო დიდი ლაქები უფრო მსხვილ არეებს უფრო სწრაფად აწმენდენ.

Გადახურვა გულისხმობს, თითოეული პულსი რამდენად გადაიხურებს წინა პულსს. ტიპიური გადახურვა შეადგენს 50–90%-ს, რათა უზრუნველყოფილი იქნეს თანაბარი გაწმენდა. ძალიან ნაკლები გადახურვა იწვევს ზოლების წარმოქმნას; ძალიან მეტი კი შეიძლება გადაახუროს ზედაპირი.

Ურთიერთქმედება დამაბინძურებლებთან და საბსტრატებთან

Ლაზერული გაწმენდის ერთ-ერთი მთავარი პრინციპია სელექტიური აბლაცია — შესაძლებლობა, რომ ამოიღოს დამაბინძურებლები უკანა მასალის დაზიანების გარეშე. ეს დამოკიდებულია:

Შთანთქმის კონტრასტი: დამაბინძურებელმა უნდა შთანთქმოს ლაზერული ენერგია უფრო ეფექტურად, ვიდრე სუბსტრატმა.

Თერმული გამტარობა: მაღალი გამტარობის მქონე სუბსტრატები (მაგ., სპილენძი, ალუმინი) სწრაფად განათავსებენ სითბოს, რაც ამცირებს დაზიანების რისკს.

Შემჭიდროვების სიმტკიცე: სუსტად დამაგრებული ფენები უფრო ადვილად არის მოშორებული ფოტო-მექანიკური ეფექტების საშუალებით, ხოლო მკაცრად დამაგრებუი საფარების შემოშლა შეიძლება მოითხოვოს უფრო მაღალი სიმკვრივის ან რამოდენიმე გავლის გამოყენებას.

Ლაზერული გაწმენდა უნდა იყოს ზუსტად კალიბრებული თითოეული გამოყენებისთვის, გათვალისწინებით დამაბინძურებლის სისქე, შემადგენლობა და შემაგრების სიმტკიცე, ასევე სუბსტრატის მგრძნობელობა.

Ლაზერული გაწმენდა ლაზერისა და მასალის ურთიერთქმედების ფიზიკაზე დამყარებული მკაცრად კონტროლირებადი პროცესია. მისი ეფექტურობა დამოკიდებულია მავნე ნივთიერებების აორთქლებაზე თერმული ენერგიის გამოყენებით ან მექანიკური შოკური ტალღების საშუალებით მათი ამოშლის შესაძლებლობაზე, რაც უზრუნველყოფს უმაღლეს სიზუსტეს. მისი წარმატება დამოკიდებულია ლაზერული პარამეტრების მიზნობრივ მორგებაზე თითოეული კონკრეტული მასალის კომბინაციისთვის, რათა მაქსიმალურად გაიზარდოს მავნე ნარჩენების ამოშლის ეფექტურობა ზედაპირის მთლიანობის შენარჩუნების პირობებში. ფოტო-თერმული და ფოტო-მექანიკური მექანიზმების სრულყოფილად გაგებით და პარამეტრების — როგორიცაა ტალღის სიგრძე, იმპულსის ენერგია და ლაქის ზომა — გასასწორებლად, ლაზერული გაწმენდა შეიძლება უსაფრთხოდ და ეფექტურად გამოყენებულ იქნეს მრავალფეროვან სამრეწველო და სპეციალიზებულ გამოყენებებში.