Რა მასალები და ზედაპირები შეიძლება გაწმინდეს ლაზერული სისტემებით? (6)

Სწორი ლაზერისა და პროცესის პარამეტრების შერჩევა

Ლაზერული გაწმენდა ძლიერი ინსტრუმენტია — მაგრამ მხოლოდ მაშინ, თუ იგი ზუსტად დამაგრებულია. ნებისმიერი ლაზერული გაწმენდის ეფექტურობა, ეფექტიანობა და უსაფრთხოება დამოკიდებულია ლაზერული და სკანირების პარამეტრების სწორ შერჩევაზე და დატენვაზე. ეს ცვლადები პირდაპირ აკონტროლებს ზედაპირზე მიღებულ ენერგიის რაოდენობას, ენერგიის მიწოდების მეთოდს და სისტემის უნარს განასხვავოს დაბინძურებული მასალა სუბსტრატისგან.

Ოპტიმალური შედეგების მისაღებად — მაქსიმალური დაბინძურების ამოშლა ნულოვანი ან მინიმალური სუბსტრატის ზიანით — აუცილებელია შემდეგი ძირეული პარამეტრების მორგება კონკრეტულ მასალას, დაბინძურების ტიპს და ზედაპირის მდგომარეობასთან შესაბამისად: ტალღის სიგრძე, იმპულსის ხანგრძლივობა, სიმკვრივე, იმპულსების სიხშირე და სკანირების სიჩქარე.

Ტალღის სიგრძე

Ტალღის სიგრძე განსაზღვრავს ლაზერული სხივის ფერს (ან უფრო ტექნიკურად, ენერგიის დონეს) და პირდაპირ ზეგავლენას ახდენს იმაზე, თუ როგორ შთანთქავს მასალა ენერგიას.

Ინფრაწითელი (1064 ნმ, Nd:YAG ან ბოჭკოვანი ლაზერები): ეფექტურია ლითონებისა და ოქსიდებისთვის, სადაც ჟანგი ან დაბინძურებები უფრო მეტ ენერგიას შთანთქავს, ვიდრე საბაზო ლითონი.

Მწვანე (532 ნმ): უკეთ შთანთქავს ზოგიერთ საღებავს, პოლიმერებს და ბეჭდური საკონტაქტო დაფების საფარს.

Ულტრაიისფერი (355 ნმ, ექსიმერული ლაზერები): საუკეთესოა ორგანული მასალებისთვის, თხელი ქსოვილებისთვის და ნაზი ზედაპირებისთვის, როგორიცაა პლასტმასები ან ელექტრონიკა.

Ძირეული პრინციპი: აირჩიეთ ისეთი ტალღის სიგრძე, რომელიც მაღალი ხარისხით შთანთქავს დაბინძურება, მაგრამ მინიმალურად — სუბსტრატი, რათა უზრუნველყოთ არჩევითი ამოშლა.

Იმპულსის ხანგრძლივობა

Პულსის სიგანე განსაზღვრავს თითოეული ლაზერული პულსის ხანგრძლივობას — ჩვეულებრივ იზომება ნანოწამებში (ns), პიკოწამებში (ps) ან ფემტოწამებში (fs). ის განსაზღვრავს, რამდენად სწრაფად გადაეცემა ენერგია.

Ნანოწამიანი ლაზერები (ns): გამოიყენება მრეწველობის სფეროში გასუფთავებისთვის; ეფექტურია რჟავის, საღებავის და მასალის მოსაშორებლად, მაგრამ შეიძლება გამოიწვიოს მცირე თერმული ეფექტები.

Პიკოწამიანი ლაზერები (ps): უფრო სწრაფად ატარებენ ენერგიას, ნაკლები თბოგადაცემით საბაზისო მასალაში — იდეალურია ზუსტი გამოყენებისთვის.

Ფემტოწამიანი ლაზერები (fs): ულტრამოკლე პულსები, რომლებიც ქმნიან „ცივი აბლაციის“ ეფექტს — განსაკუთრებით კარგია თბომგრძნობიარ მასალების ან მიკრო-ზომის ზედაპირებისთვის.

Პულსის უფრო მოკლე ხანგრძლივობა ამცირებს თბოს დიფუზიას, რაც შეამცირებს თბოგავლენის ზონას (HAZ) და იცავს საბაზისო მასალის მთლიანობას, განსაკუთრებით ასახავ ან დაბალი დნობის მქონე მასალებზე.

Ფლუენცია (ენერგიის სიმკვრივე)

Ფლუენცია არის ენერგიის რაოდენობა, რომელიც გადაეცემა ერთეულოვან ფართობზე ერთი პულსის განმავლობაში (ჯოული/სმ²). ეს ერთ-ერთი უმნიშვნელოვანესი პარამეტრია გასუფთავების ეფექტურობის განსაზღვრისთვის.

Დაბალი სიმძლავრე (<1 J/cm²): შეიძლება არ იყოს საკმარისი მტვრის აორთქლებისთვის ან მხოლოდ იმ მასალების გასუფთავებისთვის, რომლებიც იშვიათად არის დაბინძურებული.

Საშუალო სიმძლავრე (1–5 J/cm²): ეფექტურია ყველაზე გავრცელებული მტვრისთვის, როგორიცაა ჟანგი, ოქსიდები და საღებავი.

Მაღალი სიმძლავრე (>5 J/cm²): საჭიროა სქელი ან მდგრადი ფენებისთვის, მაგრამ არსებობს საფრთხე საბაზისო მასალის დაზიანების, თუ არ ხდება სწორად კონტროლი.

Ოპტიმალური სიმძლავრე დამოკიდებულია მტვრის ბმულის სიმტკიცეზე და თერმულ თვისებებზე. აორთქლების ზღვრის აღემატება უზრუნველყოფს გასუფთავებას, მაგრამ არ უნდა აღემატებოდეს საბაზისო მასალის დაზიანების ზღვარს.

Გამეორების სიხშირე (იმპულსის სიხშირე)

Გამეორების სიხშირე აღნიშნავს ლაზერული იმპულსების რაოდენობას წამში, რომელიც ჩვეულებრივ იზომება კილოჰერცებში (kHz).

Დაბალი გამეორების სიხშირე (<10 kHz): უფრო მაღალი ენერგია თითო იმპულსზე, მაგრამ ნელი სიჩქარით; გამოიყენება ზუსტი, ღრმა გასუფთავებისთვის.

Მაღალი გამეორების სიხშირე (10–200+ kHz): საშუალებას იძლევა უფრო მაღალი გასუფთავების სიჩქარის მიღწევას, მაგრამ ამცირებს ცალ-ცალკე იმპულსების ენერგიას; გამოიყენება მსუბუქი დაბინძურებისთვის და დიდი ფართობის მოსაცვლელად.

Კომპრომისი: უფრო მაღალი რეპეტიცია ზრდის პროდუქტიულობას, მაგრამ შეიძლება გაზარდოს თბოს დაგროვების მაჩვენებელი. რეპეტიციის სიხშირე უნდა იყოს დაზუსტებული სკანირების სიჩქარესა და გასველების დროს.

Სკანირების სიჩქარე

Სკანირების სიჩქარე არის სიჩქარე, რომლითაც ლაზერული სხივი მოძრაობს ზედაპირზე, როგორც წესი, მმ/წმ ან მ/წთ-ში. ეს პირდაპირ გავლენას ახდენს იმ ენერგიის ოდენობაზე, რომელიც მიეწოდება კონკრეტულ არეას.

Ნელი სკანირების სიჩქარე: უფრო მეტი ენერგია ერთეულ არეაზე; უკეთესია სქელი ან მდგრადი დამაბინძურებლებისთვის, მაგრამ უფრო მაღალი რისკით სუბსტრატის გათბობის.

Მაღალი სკანირების სიჩქარე: ნაკლები დაყოვნების დრო; იდეალურია თხელი ფენებისთვის, მაღალი ღირებულების ზედაპირებისთვის ან დატვირთვის მიმართ დაბალი ტოლერანტობის კომპონენტებისთვის.

Ოპტიმიზაციის რჩევა: სკანირების სიჩქარე უნდა შეესაბამებოდეს რეპეტიციის სიხშირეს და ლაქის გადახურვას, რათა უზრუნველყოთ ერთგვაროვანი საფარი გადატვირთვის გარეშე.

Ლაზერული გაწმენდა არ ნიშნავს მხოლოდ ლაზერის მიმართვას და გასროლას — ეს არის ზუსტად დახვეწილი ინჟინერიის პროცესი. ლაზერისა და ტექნოლოგიური პარამეტრების სწორი კომბინაციის არჩევა აუცილებელია მაღალი გაწმენდის შედეგების უზრუნველსაყოფად მინიმალური რისკით.

Ტალღის სიგრძე კონტროლავს მასალაზე დამოკიდებულ შთანთქმას.

Პულსის სიგანე განსაზღვრავს იმას, თუ რამდენად მკვეთრად მიეწოდება ენერგია.

Სიმძლავრე განსაზღვრავს აბლაციის სიმძლავრეს.

Გამეორების სიხშირე ზეგავლენას ახდენს დამუშავების სიჩქარეზე და თერმულ დაგროვებაზე.

Სკანირების სიჩქარე არეგულირებს ენერგიის მიწოდებას და ზედაპირის საფარს.

Თითოეული პარამეტრი ზეგავლენას ახდენს დანარჩენებზე. ყველა წარმატებული აპლიკაციისთვის — გამოყენებით ფოლადიდან რუდის გასუფთავება, ალუმინიდან საღებავის მოშორება ან კერამიკიდან ფილმის ამოღება — ეს პარამეტრები უნდა იქნეს ზუსტად ოპტიმიზირებული მასალის თვისებებზე, დამაბინძურებლის მახასიათებლებზე და საჭირო სიზუსტეზე დაყრდნობით.

Სწორად კონფიგურირების შემთხვევაში, ლაზერული გასუფთავება ხდება საკმაოდ ეფექტური, უკონტაქტო და არჩევითი პროცესი, რომელიც შესაფერისია უმაღლესი მოთხოვნების გარემოებისთვის.