Anong Mga Materyales at Ibabaw ang Maaaring Linisin Gamit ang Laser Cleaning Machines?(1)

Mga Prinsipyo ng Laser Cleaning

Ang laser cleaning ay nakabase sa kontroladong interaksyon sa pagitan ng pulsed laser radiation at mga ibabaw ng materyales. Ito ay nag-aalis ng mga di-nais na layer, tulad ng oxides, pintura, grasa, at residues, nang walang mekanikal na kontak, abrasives, o kemikal. Ang proseso ng paglilinis ay gumagana sa pamamagitan ng dalawang pangunahing mekanismong pisikal: photo-thermal at photo-mechanical effects, na parehong naaapektuhan ng mga operational parameters ng laser. Mahalaga ang malalim na pag-unawa sa mga prinsipyong ito upang matiyak ang kahusayan ng paglilinis habang pinoprotektahan ang integridad ng underlying material.

Mga Mekanismo sa Pisikal na Laser Cleaning

Photo-Thermal na Mekanismo

Ang photo-thermal effect ay batay sa selektibong pag-init. Kapag hinawi ng sinag ng laser ang ibabaw, ang contaminant layer ay sumosorb ng enerhiya ng laser at mabilis na nagkakainit. Ang init na ito ay maaaring magdulot ng:

Thermal expansion na nagdudulot ng delamination.

Pagsingaw o pirodisis ng dumi.

Ang pagkatunaw at muling pagkakabukod ay nagpapaluwag sa ugnayan sa substrate.

Pinakaepektibo ang mekanismong ito kapag ang dumi ay may mas mataas na pagsipsip ng liwanag kumpara sa substrate sa napiling haba ng daluyong ng laser. Halimbawa, ang kalawang o pintura ay madalas na mas mainam na sumisipsip ng mga infrared na haba ng daluyong kaysa sa metal na nasa ilalim nito.

Photo-Mekanikal na Mekanismo

Sa photo-mekanikal na proseso, ang ultrashort na pulses ng laser (karaniwang pikosegundo o femtosegundo) ay naglalagay ng enerhiya nang napakabilis kaya ang paglipat ng init ay minimal. Sa halip na pag-init, ang matinding enerhiya ay nagdudulot ng:

Mabilisang pagbuo ng plasma o mikro-pagsabog sa ibabaw ng dumi.

Pagkabuo ng shockwave na pisikal na iniihip ang mga dumi.

Pagsabog dahil sa tensyon sa matitigas na layer, tulad ng korosyon o deposito ng carbon.

Ang mekanismong ito ay perpekto para sa sensitibong substrate o aplikasyon kung saan dapat i-minimize ang init, tulad ng pangangalaga sa pamana o mikroelektronika.

Mahahalagang Parameter ng Laser

Ang bisa at kaligtasan ng paglilinis gamit ang laser ay lubhang nakadepende sa tamang pag-configure ng ilang parameter ng laser:

Wavelength

Ang haba ng daluyong ng laser ang nagtatakda kung gaano karaming enerhiya ang masusunog ng dumi at substrate. Karaniwang ginagamit na mga haba ng daluyong ay kinabibilangan ng:

1064 nm (Infrared): Angkop para sa mga metal at oksido.

532 nm (Green): Higit na epektibo sa mga pigment at pintura.

355 nm o 248 nm (UV): Pinakamahusay para sa mga organic at polymer-based na dumi.

Ang layunin ay pumili ng haba ng daluyong na lubhang sinisipsip ng dumi ngunit mahinang sinisipsip ng substrate.

Tagal ng Pulso

Ang tagal ng pulso ay nakakaapekto sa lalim at bilis ng paglipat ng enerhiya:

Nanosecond Pulses: Katamtamang epekto sa init; mabuti para sa pangkalahatang paglilinis.

Picosecond/Femtosecond Pulses: Napakapino, minimum na pagkalat ng init; perpekto para sa sensitibong mga surface.

Mas maikling pulses ay nagpapababa sa heat-affected zones at nagpapabuti ng selektibidad ng paglilinis.

Enerhiya ng Pulso at Bilis ng Pag-uulit

Enerhiya ng pulso (na sinusukat sa millijoules o joules): Nagsasaad kung gaano karaming enerhiya ang ibinibigay bawat pulso. Ang mas mataas na enerhiya ay maaaring mag-alis ng mas makapal o matibay na mga layer, ngunit nagdudulot ito ng mas mataas na panganib na masira ang substrate.

Bilis ng pag-uulit (na sinusukat sa Hz o kHz): Kinokontrol kung gaano kadalas naibibigay ang bawat pulso. Ang mataas na bilis ng pag-uulit ay nagpapabilis sa paglilinis ngunit maaaring magdulot ng pagtaas ng temperatura kung hindi maingat na pinamamahalaan.

Laki ng Spot at Pagkakapatong

Ang laki ng spot ay nakakaapekto sa resolusyon at intensity. Ang mas maliit na spot ay nagbibigay-daan sa mas tumpak na gawain, samantalang ang mas malaking spot ay mas mabilis na naglilinis sa mas malawak na lugar.

Ang pagkakapatong ay tumutukoy sa lawak ng pagkakapatong ng bawat pulso sa nakaraang pulso. Karaniwang nasa 50–90% ang pagkakapatong upang matiyak ang pare-parehong paglilinis. Ang sobrang kaunti ay nagdudulot ng mga guhit; ang sobrang dami naman ay maaaring magpainit nang labis sa ibabaw.

Interaksyon sa mga Contaminant VS. Substrates

Ang pangunahing prinsipyo sa laser cleaning ay ang selective ablation—ang kakayahang alisin ang mga contaminant nang hindi sinisira ang material sa ilalim. Ito ay nakadepende sa:

Pagkakaiba sa Pagsipsip: Dapat mas epektibong magsipsip ng enerhiya ng laser ang dumi kaysa sa substrate.

Kondaktibidad na Thermal: Ang mga substrate na mataas ang kondaktibidad (halimbawa, tanso, aluminum) ay mabilis na nagpapakalat ng init, na nagbabawas sa panganib ng pagkasira.

Lakas ng Pagkakadikit: Mas madaling alisin ang magagaan na nakadikit na layer gamit ang photo-mechanical effects, samantalang ang matitibay na nakadikit na patong ay maaaring nangangailangan ng mas mataas na fluence o maramihang pagdaan.

Dapat maingat na i-calibrate ang paglilinis gamit ang laser para sa bawat aplikasyon, isinasaalang-alang ang kapal, komposisyon, at lakas ng bonding ng dumi, gayundin ang sensitibidad ng substrate.

Ang paglilinis gamit ang laser ay isang mataas na kontroladong proseso na batay sa pisika ng interaksyon ng laser at materyal. Maaaring umaasa sa thermal na enerhiya upang mapasinabugan ang mga dumi o gumagamit ng mekanikal na shockwave upang tanggalin ang mga ito, ang teknik na ito ay nag-aalok ng walang kapantay na eksaktong paglilinis. Ang tagumpay nito ay nakasalalay sa pag-aayos ng mga parameter ng laser para sa bawat partikular na kombinasyon ng materyales, upang ma-optimize ang pagtanggal ng mga contaminant habang pinapanatili ang integridad ng ibabaw. Sa pamamagitan ng mahusay na pag-unawa sa mga photo-thermal at photo-mechanical na mekanismo at sa pag-aayos ng mga parameter tulad ng wavelength, pulse energy, at spot size, ang paglilinis gamit ang laser ay maaaring ligtas at epektibong mailapat sa malawak na hanay ng industriyal at espesyalisadong aplikasyon.