脈衝式的Nd:YAG激光清洗的過程依賴於激光器所產生的光脈衝的特性，在高強度的光束、短脈衝激光及汙染層之間的相互作用下所導致的光物理反應。它的物理原理可概括以下6點：
1）光脈衝的寬度必須足夠的短，才能避免使被處理表麵遭到破壞的熱積累。
2）強大的衝擊波使汙染物變成碎片並被剔除。
3）實驗證明當金屬表麵上有氧化物的時候，等離子體就會產生於金屬表麵。
4）激光器發射的光束被需要處理表麵上汙染層所吸收。
5）大能量的吸收形成急劇膨脹的等離子體（高度電離的不穩定氣體），產生衝擊波。
6）每個激光脈衝去除一定厚度的汙染層。如果汙染層比較厚，則需要多個脈衝進行清洗。將表麵清洗幹淨所需要的脈衝數量取決於表麵汙染程度。由兩個閾值產生的一個重要結果是清洗的自控性。能量密度高於第一閾值的光脈衝將一直剔除汙染物，直到達到基底材料為止。然而，因為其能量密度低於基底材料的破壞閾值，所以基底不會受到破壞。
等離子體隻在能量密度高於閾值的情況下產生，這個閾值取決於被去除的汙染層或氧化層。這個閾值效應對在保證基底材料安全的情況下進行有效清潔非常重要。等離子體的出現還存在第二個閾值。如果能量密度超過這一閾值，則基底材料將被破壞。為在保證基底材料安全的前提下進行有效的清潔，必須根據情況調整激光參數，使光脈衝的能量密度嚴格處於兩個閾值之間。
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