激光清洗原理与应用研究

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1、激光清洗原理与应用研究第２１卷第１期清洗世界…．２Ｉ、ｏ?Ｉ竺：兰！宝坐：生：：：卫＿！，，．，，，，！！，：：：：：尘兰！兰?试验研究?激光清洗原理与应用研夯宋峰刘淑静牛孔贞李训谱（南开大学物理学院光子学中心，天津３０００７１）摘要关键词概述了激光清洗的机理和优点，介绍了激光在脱漆、除锈、除表面污染物、激光清洗光剥离光分解ＴＨ７４４．５去油污、除胶粘剂残留物５个方面的初步应用研究成果。中圈分类号文献标识码ＡＰｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈ———————————————

2、————————————————————————————————ｏｎＩａｓｅｒｃｌｅａｎｉｎｇｓｏＮＧＦｅｎｇ，ｕＵｓｈｕｊｔｎｇ，ＮｌＵＫｏｎｇｚｈｅｎ，ＬｌＸｕ’ｌｐｕ（ＰｈｏｔｏｎｉｃｓｃｅｎｔｒｅｃｏｌｌｅｇｅｏｆＰｈｙｓｉｃｓＳｃｉｅｎｃｅｓ．ＮａｒＬｋａｉｕｎｉＶｅｒｓｉｔｙ‘ＴｉａｎｊｉｎＡｂｓｔｒａｃｔＬａｓｅｒｃｌｅａｎｉｎｇｉｓａ３０００７１）ｐｍｍｉｎｅｎｔｃｌｅａｎｉｎｇｔｅｃｂｎｉｑｕｃ．ＩｔＴｈｅｐｒｉｎｃｊｐＩｅｓａｎｄａｓ１ｓｎｏｎｐｏｌｌｕｔｌｎｇＬ０ｔｈｃｅｎＶｉ

3、ｍｎｍｅｎｔ，ａｒｅｈｉｇｈｌｙｐｒｅｃｉ。ｕｓａｎｄｅｍｃｊｃｎｔａｄＶ卸ｔａｇｅｓｏｆｌａｓｅｒｃｌｅａｎｉｎｇｉｎＬｒｏｄｕｃｅｄｓｏｍｅａｐＰｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＩａｓｅｒｃｌｅａｎｉ”ｇｓ———————————————————————————————————————————————ｕｃｈｃｏｍｐｏｕｎｄｈａｖｅｂｃｃｎｒｕｓｔｏｒｐａｉｎｔｒｅｍｏＶａｌ，ｄｉｓｐｏｓｉｎｇｏｆｇｒｃａｓｙｄｉｒ【ａｎｄｃｅｍｅｎｔｉｎｇｄ咖ｏｎｓ仃ａｔｃｄＫｅｙｗｏｒｄｓｌａｓｅｒｃｌｅａｎｉｎｇ；ｏｐ

4、ｔｉｃ—ｅｊｅｃｔｉｏｎ；ｌａｓｅｒ－ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ传统的清洗方法＿｝＝要有４类：高压水清洗法、机激光清洗技术是且Ｉｋ清洗技术原理的一场革命，它具有传统清洗技术所无法比拟的优势”’。１）不需要化学溶液，冈此没有化学清洗产生的环境污染问题。２）清除的废料基本上都是ｌ国体粉末、体积小、易于存放，对环境基本上不造成污染。３）激光清洗是非接触式的，可以通过光导纤维传输，与机器人或者机械手联合，方便地实现远距离操作，能清洗传统方法小易达到的部位。棚青洗法、化学清洗法、超声波清洗法。这些清洗方法｛要是用来清

5、除以锈迹和油脂为主的混有颗粒的表面污染物，在很大程度Ｌ满足了现有＿＿［业生产剞日常生活巾的需求。ｕＪ是在环境保护和高精度的要求下，清洗技术———————————————————————————————————————————————的应用受到很大的限制，也给世界范围内清洗业的发展带来ｒ巨大的挑战，『可时也带来『＿浙未有的机遇。近来，人们一直在研究开发各种新的有利于环境保护的清洗技术，激光清洗技术就是其。¨之‘。收稿日期：２００４】２一】６作者简介：宋峰（１９６７一），男，江苏人，教授．博士生导师，从

6、事激光技术及其应用、发光技术、光纤维技术等研究工作，、万方数据　清洗世界第２１卷４）激光清洗能清除各种材料表面的不同类型的污染物，达到很高的洁净度。５）激光清洗可以选择性地清洗材料表面的污物，不损伤材料的内部组成和结构。６）能有效清除微米级及更小尺寸的污染微粒。７）激光去污设备可以长期稳定地使用，一般只需要电费和维护费用，运行成本低，而且可以方便地’实现自动化操作。１．１基本机理———————————————————————————————————————————————激光清洗过程实际上是激光与物

7、质相互作用的过程，包括一系列复杂的化学物理效应。许多研究人员对此做了大量的研究”“”，研究表明，污染物和它所附着的物体表面之间的结合力主要有：共价键、双偶极子、毛细作用、氢键、范德瓦尔斯力和静电力，其中范德瓦尔斯力、毛细作用、静电力最难破坏。激光清洗其实就是利用激光的高亮度等特性，破坏掉污染物和物体之ｌ’日Ｊ的这些作用力，而不损坏物体本身。由于污染物的成分和结构复杂，激光与之作用的机理也有所不同，科学家们提出了各种理论模型，对此进行解释。最常用的解释有以下儿种：１）激光可以实现能量在时向Ｊ和空间上的

8、高度集中，聚焦的激光束在焦点附近可产生几千度甚至几万度的高温，使污垢瞬间蒸发、气化或分解。２）激光藕均发散角小，方向性好，通过聚光系统可以使激光束聚集成不同直径的光斑。在激光能量相同的条件下，控制不同直径的激光束光斑可以调整激光的能量密度，使污垢受热膨胀。当污垢的膨胀力大于污垢对基体的吸附力时，污垢便会脱离物体的表面。３）激光光束可以通过在剧体表面产生超声波，产生力学共振，使污垢破碎脱落。图ｌ形象地表示了激光清洗的机理。高亮度和方臣】蕊墨田向性好的激光，通过光学聚焦整