一、.激光清洗原理

　　激光具有高亮度，高方向性、高單色性和高相干性的特性，這是普通光源所無法比較的。應(yīng)用激光的高亮度，經(jīng)過透鏡聚焦后，能在焦點(diǎn)左近產(chǎn)生上千萬(wàn)度以至上萬(wàn)度的溫度。激光的高方向性使得激光能有效停止長(zhǎng)間隔傳輸。激光的單色性極高，波長(zhǎng)單一，有利于聚焦和波長(zhǎng)選擇。

　　激光清洗就其清洗機(jī)理而言，可分為兩大類：

　　一類是應(yīng)用清潔基片（也稱為母體）與外表附著物（污物）對(duì)某一波長(zhǎng)激光能量，具有差異很大的吸收系數(shù)。輻射到外表的激光能量，大局部被外表附著物所吸收，使之受熱或氣化蒸發(fā)、或霎時(shí)收縮，并被外表構(gòu)成的蒸氣流帶動(dòng)脫離物體外表，到達(dá)清洗目的。而基片由于對(duì)該波長(zhǎng)的激光吸收能量極小，不會(huì)被損傷。對(duì)此類激光清洗，選擇適宜的波長(zhǎng)和控制好激光能量，是完成平安高效清洗的關(guān)鍵。

　　另一類是適用于清潔基片與外表附著物的激光能量吸收系數(shù)差異不大，或基片對(duì)涂層受熱構(gòu)成的酸性蒸氣較敏感，或涂層受熱后會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)等狀況的清洗辦法。該類辦法通常是應(yīng)用高功率高反復(fù)率的脈沖激光沖擊被清洗的外表，使局部光束轉(zhuǎn)換成聲波。聲波擊中下層硬外表后，近回的局部與激光產(chǎn)生的入射聲波微小爆炸，涂層被粉碎、壓成粉末，再被真空泵肅清，而底下的基片不會(huì)損傷。

　　激光清洗與機(jī)械磨擦清洗、化學(xué)腐蝕清洗、液體固體強(qiáng)力沖擊清洗，高頻超聲清洗等傳統(tǒng)清洗辦法相比，有明顯的優(yōu)點(diǎn)。它高效、快捷、本錢低，對(duì)基片產(chǎn)生的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷小，清洗為非損傷；廢物可回收，無環(huán)境污染；平安牢靠，不損傷操作人員安康；多功用，能夠肅清各種不同厚度、不同成份的涂層；清潔過程易于完成自動(dòng)化控制，完成遠(yuǎn)間隔遙控清洗等。

　　二、.激光清洗的辦法

　　從辦法上剖析，激光清洗辦法有4種：1.激光干洗法，即采用脈沖激光直接輻射去污；2.激光+液膜辦法，即首先堆積一層液膜于基體外表，然后用激光輻射去污；3.激光+惰性氣體的辦法，即在激光輻射的同時(shí)，用惰性氣體吹向基體外表，當(dāng)污物從外表剝離后會(huì)立刻被氣體吹離外表，以防止外表被再次污染和氧化；4.運(yùn)用激光使污垢松懈后，再用非腐蝕性化學(xué)辦法清洗。目前，常用的是前3種辦法。第4種辦法僅見于石質(zhì)文物的清洗中。

　　三、.激光清洗的應(yīng)用

　　1激光清洗石材

　　石雕和石刻等年代長(zhǎng)遠(yuǎn)的高檔石質(zhì)藝術(shù)品，由于其極精密和易損的外表構(gòu)造，成為激光清洗技術(shù)應(yīng)用最早的范疇。人們發(fā)現(xiàn)，用激光肅清石質(zhì)文物外表的污垢有其共同的優(yōu)勢(shì)，它可以非常清確地控制光束在復(fù)雜的外表上挪動(dòng)，肅清污垢而不損傷文物石材。例如，1992年9月，結(jié)合國(guó)教材文組織的世界文化遺產(chǎn)維護(hù)組織為留念該組織創(chuàng)立20周年，對(duì)非常著名的英國(guó)亞眠大教堂停止了維修，亞眠大教堂西側(cè)圣母門非常精巧的大理石雕琢是工程的關(guān)鍵。在為期一年的圣母門維修工程中，維修人員借助于激光，用激光光束除去了掩蓋在大理石雕琢花紋上幾毫米厚的黑色垢層，大理石外表原來的色澤表現(xiàn)出來，使精巧的雕琢重現(xiàn)光榮。又如，英國(guó)最重要的石雕珍藏處之一的英斯布倫蒂爾的石雕珍藏品經(jīng)激光清洗后，也得到同樣的效果。圖1為奧天時(shí)的文物維護(hù)工作者用帶有關(guān)節(jié)臂的YAG激光對(duì)14世紀(jì)中葉的St.Stephen大教堂上的石雕停止清洗。

　　人們用電子顯微鏡察看激光清洗后的石雕外表，發(fā)現(xiàn)激光清洗后石頭的構(gòu)造沒有變化，被清洗的外表既潤(rùn)滑又平整，沒有損傷。這跟用微粒子放射法（噴砂法）清洗后的外表完整不同。微粒子放射法清洗后大理石外表構(gòu)造的損傷是難以防止的，特別是對(duì)已有硫酸鹽垢層的大理石外表。電子顯微鏡的察看還發(fā)現(xiàn)，激光映照后，外表下巖石資料的各項(xiàng)性質(zhì)既無退化，也無改動(dòng)。目前，用激光清洗石灰后，大理石等高檔石質(zhì)材料外表污垢的工作已成為一項(xiàng)新的很有出路的業(yè)務(wù)項(xiàng)目。除了對(duì)石質(zhì)資料的清洗外，激光清洗在玻璃、石英、金屬、模具、牙齒、芯片、電極、磁頭、磁盤以及各種微電子產(chǎn)品的清洗中都有很好的效果，曾經(jīng)有了一定的應(yīng)用。

　　四、激光清洗效益剖析

　　除此以外，工業(yè)上還用激光對(duì)模具停止定期清洗，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量，下面以激光清洗輪胎模具為例，闡明激光清洗與脫機(jī)噴砂清洗和干冰清洗設(shè)備相比的經(jīng)濟(jì)效益。激光清洗技術(shù)具有明顯優(yōu)勢(shì)：清洗快速，勞動(dòng)強(qiáng)度低，無磨損，對(duì)操作員無風(fēng)險(xiǎn)。但是，設(shè)備的首期投資較高，達(dá)30～60萬(wàn)美圓。因而工廠需求確立一個(gè)合現(xiàn)的投資回收方案。典型的JET激光系統(tǒng)工廠能夠在18個(gè)月內(nèi)獲得投資回收。硫化停工時(shí)間短，勞動(dòng)力本錢低，模具磨損少以及較低的消費(fèi)本錢是潛在的效益。譬如，一臺(tái)日產(chǎn)20000條輪胎的設(shè)備，按8臺(tái)硫化機(jī)（16模）每天均勻清洗一次的請(qǐng)求，假定每班清洗3臺(tái)硫化機(jī)或每天清洗9臺(tái)硫化機(jī)（有的工廠清洗兩次），從友誼競(jìng)賽化機(jī)上拆下兩半模具停止脫機(jī)清洗，大約需求15h的作業(yè)和10h的停機(jī)時(shí)間，如采用激光對(duì)兩半模具停止清洗，則需求0.3h的作業(yè)和3h的停機(jī)時(shí)間，這樣，清洗完一臺(tái)硫化機(jī)就能夠節(jié)約14h的作業(yè)和7h的停機(jī)時(shí)間。又假定，只做10次清洗（5臺(tái)友誼硫機(jī)），5次在模具車間停止脫機(jī)清洗，采用激光清洗將產(chǎn)生宏大的報(bào)答：每天可節(jié)約70小時(shí)的作業(yè)和35小時(shí)的停機(jī)時(shí)間，那么按一年320天的工作日算，每年可增加22400小時(shí)作業(yè)和11200小時(shí)的上機(jī)時(shí)間。

　　激光清洗設(shè)備的維修和維護(hù)費(fèi)用也應(yīng)該計(jì)算在內(nèi)，為擦潔凈激光鏡和肅清堆積在過濾器上的剩余物，每周需對(duì)安裝停止30min的維護(hù)，每4周對(duì)主要部件停止60min的檢修。每6個(gè)月依照制造商的請(qǐng)求對(duì)安裝停止常規(guī)維護(hù)并運(yùn)轉(zhuǎn)一次激光系統(tǒng)。大局部機(jī)械部件能夠和激光器機(jī)架一樣都有10年以上的運(yùn)用壽命，一些激光部件在運(yùn)用大約3000h后請(qǐng)求交換。這些零部件可在常規(guī)預(yù)防維修期間停止現(xiàn)場(chǎng)改換。激光安裝加上其一年的保修效勞，包括易損件的改換并提供典型備件，總算起來操作本錢約為每小時(shí)4～8美圓。一切設(shè)備都裝置有Modem(調(diào)制調(diào)解器），這樣制造商就能夠提供遠(yuǎn)程效勞。