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    • 激光清洗技術的發展歷程
    • 激光清洗技術的發展歷程

    激光清洗設備

      激光是二十世紀自然科學的重大發明之一。1960 年世界上產生了第一臺激光器。隨后, 其相干性好、發敵角小、能量高度集中等特點的激光在各個領域都得到了廣泛的應用,比如 激光測距、激光加工、激光通訊等。    到了20 世紀80 年代早期,人們開始利用高能激光束照射在工件表面,使表面的污物、 銹斑或涂層發生瞬間蒸發或剝離,高速有效地清除對象表面的附著物或者涂層,從而實現了 清潔材料表面的工藝這就是激光清洗.此后十幾年來,激光清洗已經從實驗室內走向了實際 應用,用于各種橡膠制品模具、硅膠制品模具去除油污、銹蝕,文物、微電子線路板等各種 材料的清洗,并取得了很好的經濟和社會效益。

        20 世紀80 年代中期,為了滿足工業生產上清除存儲器模板上的微小顆粒的需要,激光 清洗得到了廣泛的注意和研究,并被正式地確認為一種行之有效的清洗方法,研究人員試圖 使用傳統的清洗方法如機械清洗法、化學清洗法、超聲波清洗法來除去模板上附著的亞微米 量級的顆粒結果都不甚理想。由于在模板上顆粒的吸附力(范德華力、靜電力等)是相當驚人的,比如lμm大小的顆粒,它在模板表面的吸附力大約是其重力的106倍,而機械清洗 法無法完成對如此微小顆粒的清除,化學清洗又會導致模板的腐蝕及再污染,超聲波清洗法 需要將模板置于聲波振動中心,這將導致模板的破裂。激光清洗正是在這種情況下產生的,在這種情從此人們才開始對它進行系統的研究:它的出現極好地解決了模板表面的污染問題,而且隨著激光清洗技術的發展,它在許多其它領域也取得了廣泛的應用。

        在20 世紀80 年代末,科學家發現,在基體表面覆蓋一液體輔助層更有利于污染顆粒的 清除.其中,水便是這樣一種有效的輔助層.這種在待清洗物品的表面覆蓋一厚度為毫米量 級的液膜,再以激光進行照射來清除污染顆粒的方法,這也就是后來我們所說的蒸汽(濕式) 激光清洗,較之干式激光清洗,蒸汽激光清洗具有更高的清洗效率。    直到90 年代初期激光清洗才真正步入工業生產中,事實上,幾乎同時在1987年,有三個研究小組分別獨立地發現了激光清洗的效果.其中,Zapka所領導的研究小組獲得了第一個關于激光清洗方面的專利,并認識到了它在工業上的應用前景,另一個研究小組是德田的 馬普生物化學及物理研究所,科學家在硅模板上覆蓋以尺寸為35nm的金顆粒,然后將氮分 子激光器直接照射固體表而,結果成功地除去了表面的金顆粒,而同時硅模板毫無損傷,這 表明了使用激光來清洗固體表面污染顆粒是可行的。

        2001年,Fourrier 及其合作者對不同形狀、不同大小、不同材料的顆粒進行蒸汽激光清 洗實驗發現,對于不同的顆粒,當其尺寸屬于幾十到幾百納米范圍內時,所需要的激光強度 閾值是一樣的.這種“廣泛一致的閾值”為工業上使用蒸汽激光清洗來清除亞微米量級顆粒提 供了更為有利的支持。雖然激光清洗的發展是以清洗表面固體小顆粒為主線索的,但在其他方面應用的研究也相應地開展了,比如20 世紀70 年代經過研究和實驗人們發現激光在清 洗歷史建筑和藝術品也存在著可行性。1992 年聯合國教科文組織成功的利用激光清洗對英 國亞斯敏大教堂實施了維修.歐洲一些國家也已經用激光清洗了Amiens 大教堂(法國)、 圣Stephan’s大教堂(奧地利維也那)、無名烈士墓(波蘭華沙)等。激光在脫漆方面的應 用也得到了研究人員的關注,美國Woodroffe 等人在這方面開展了大量的工作。 

       20世紀90年代德國、日本的研究人員分別為激光脫漆而研制了高功率TEA-CO2 激光 器,并且使用它們做了一系列的實驗。而國內直到2005 年才有研究人員發表采用大功率 TEA-CO2 激光對飛機脫漆的論文。各國科學家們還對輪胎模具、表面處理、空間垃圾等其 他方面的應用進行了大量探索性的研究心取得了卓越的成果。


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