激光清洗机的应用概述

近年来，随着人们环保意识的增强，给世界范围内清洗业的发展带来了巨大的挑战，各种有利于环境保护的清洗技术应运而生，激光清洗机就是其中之一。

激光清洗机是利用高能激光束照射工件表面，使表面的污物、锈斑或涂层发生瞬间蒸发或剥离，高速有效地清除清洁对象表面附着物或表面涂层，从而达到洁净的工艺过程。它是基于激光与物质相互作用效应的一项新技术，与传统的机械清洗法、化学腐蚀清洗、液体固体强力冲击清洗、高频超声清洗等传统清洗方法相比，有明显的优点。它高效、快捷、成本低，对基片产生的热负荷和机械负荷小，清洗为非损伤；废物可回收，无环境污染物安全可靠，不损害操作人员健康，可以清除各种不同厚度、不同成份的涂层。清洁过自动化控制，远距离遥控清洗等。

激光清洗机的原理和方法

激光的特点是具有高方向性，单色性，高相干性和高亮度。通过透镜的聚焦和开关，可以把能量集中到一个很小的空间范围和时间范围内。在激光清洗处理中，主要利用了激光的以下特性：

1、 激光可以实现能量在时间和空间上的高度集中，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、激光束的发散角小，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固体表面产生超声波，产生力学共振，使污垢破碎脱落。

激光清洗机正是利用了上述激光的特性从而达到清洗的目的。根据被清洗基体物质与被清除污垢的光学特性，可以将激光清洗机理分为两大类：

一类是利用清洗基片（也称为母体）与表面附着物（污物）对某一波长激光能量的吸收系数具有很大的差别。辐射到表面的激光能量大部分被表面附着物所吸收，从而受热或气化蒸发，或瞬间膨胀，并被形成的气流带动，脱离物体表面，达到清洗目的。而基片由于对该波长的激光吸收能量极小，不会受到损伤。对此类激光清洗，选择合适的波长和控制好激光能量大小，是实现安全高效清洗的关键。

另一类适用于清洁基片与表面附着物的激光能量吸收系数差别不大，或基片对涂层受热形成的酸性蒸气较为敏感，或涂层受热后会产生有毒物质等情况的清洗方法。该类方法通常是利用高功率高重复率的脉冲激光冲击被清洗的表面，使部分光束转换成声波。声波击中下层硬表面后，返回的部分与激光产生的入射声波发生干涉，产生高能波，使涂层发生小范围的爆炸，涂层被压成粉末，再被真空泵清除，而底下的基片却不会损伤。

从方法上分析，激光清洗方法有4种：1、激光干洗法，即采用脉冲激光直接辐射去污；2、激光+液膜方法，即首先沉积一层液膜于基体表面，然后用激光辐射去污；当激光照射于液膜上时，液膜急剧受热，产生爆炸性汽化，爆炸性冲击波使基体表面的污物松散。并随冲击波飞离加工物体表面，达到去污的目的。3、激光+惰性气体的方法，即在激光辐射的同时，用惰性气体吹向基体表面，当污物从表面剥离后会立即被气体吹离表面，以避免表面再次污染和氧化；4、运用激光使污垢松散后，再用非腐蚀性化学方法清洗。目前，常用的是前3种方法。第4种方法仅应用于石质文物的清洗中，而一个完整的激光清洗系统包括：激光器或YAG激光器）、试样加工台、导光系统、控制台、辅助系统（如量热计、光束轮廓仪及其附件）。对于激光+液膜的清洗方法，还有液膜沉积系统。当采用激光+惰性气体的清洗方法时，还应该包括惰性气体的进入和排除系统。