自從(cong) 20 世紀 60 年代第一台激光器產(chan) 生以來，具有相幹性好、發散角小、能量高度集中等特點的激光在各個(ge) 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，人們(men) 發現把高能量的激光束聚焦後照射一些物品的被汙染的部位，使被照射的物質發生振動、熔化、蒸發、燃燒等一係列複雜的物理化學過程，可以使汙染物最終脫離物品表麵，從(cong) 而實現對表麵汙染物的清除，這就是激光清洗。此後十幾年來，激光清洗已經從(cong) 實驗室內(nei) 走向了實際應用，用於(yu) 油汙、鏽蝕的去除、文物、微電子線路板等各種材料的清洗，並取得了很好的經濟和社會(hui) 效益。

激光清洗的物理原理

脈衝(chong) 式的激光清洗的過程依賴於(yu) 激光器所產(chan) 生的光脈衝(chong) 的特性，基於(yu) 由高強度的光束、短脈衝(chong) 激光及汙染層之間的相互作用所導致的光物理反應。其物理原理可概括如下：

(1)激光器發射的光束被需處理表麵上的汙染層所吸收;

(2)大能量的吸收形成急劇膨脹的等離子體(ti) (高度電離的不穩定氣體(ti) )，產(chan) 生衝(chong) 擊波;

(3)衝(chong) 擊波使汙染物變成碎片並被剔除;

(4)光脈衝(chong) 寬度必須足夠短，以避免使被處理表麵遭到破壞的熱積累;

(5)實驗表明，當金屬表麵上有氧化物時，等離子體(ti) 產(chan) 生於(yu) 金屬表麵;

(6)等離子體(ti) 隻在能量密度高於(yu) 閾值的情況下產(chan) 生，這個(ge) 閾值取決(jue) 於(yu) 被去除的汙染層或氧化層。這個(ge) 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(ti) 的出現還存在第二個(ge) 閾值。如果能量密度超過這一閾值，則基底材料將被破壞。為(wei) 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(chong) 的能量密度嚴(yan) 格處於(yu) 兩(liang) 個(ge) 閾值之間。每個(ge) 激光脈衝(chong) 去除一定厚度的汙染層。如果汙染層比較厚，則需要多個(ge) 脈衝(chong) 進行清洗。將表麵清洗幹淨所需要的脈衝(chong) 數量取決(jue) 於(yu) 表麵汙染程度。由兩(liang) 個(ge) 閾值產(chan) 生的一個(ge) 重要結果是清洗的自控性。能量密度高於(yu) 第一閾值的光脈衝(chong) 將一直剔除汙染物，直到達到基底材料為(wei) 止。又因為(wei) 其能量密度低於(yu) 基底材料的破壞閾值，所以基底不會(hui) 受到破壞。

激光清洗係統雖然前期一次性投入較高，但清洗係統可以長期穩定使用，運行成本低，更重要的是，可以實現自動化操作。它以自身的優(you) 勢和不可替代性在許多領域中逐步取代了傳(chuan) 統清洗工藝。隨著科學技術的高速發展，激光清洗技術會(hui) 越來越多地應用於(yu) 人們(men) 的生產(chan) 和生活中的各個(ge) 領域。