A tecnologia de limpeza a laser é uma aplicação bem-sucedida da tecnologia laser no campo da engenharia. Seu princípio básico é usar a alta densidade de energia do laser para interagir com os contaminantes fixados na base da peça para causar expansão térmica instantânea, fusão, volatilização de gases, etc. A tecnologia de limpeza a laser tem características de alta eficiência, proteção ambiental e economia de energia, e tem sido usada com sucesso na limpeza de moldes de pneus, remoção de pintura de carrocerias de aeronaves, restauração de relíquias culturais e outros campos.
A tecnologia de limpeza tradicional inclui limpeza por fricção mecânica (jateamento de areia, limpeza com pistola de água de alta pressão, etc.), limpeza por corrosão química, limpeza ultrassônica, limpeza com gelo seco, etc. através da escolha de abrasivo com dureza diferente pode limpar pontos de bordado de metal, rebarbas de superfície de metal, revestimento isolante na superfície da placa de circuito, etc. A tecnologia de limpeza de corrosão química é amplamente utilizada na limpeza de escala de óleo de superfície de equipamentos, limpeza de escala de caldeira, limpeza de oleodutos e outros campos. Embora essas tecnologias de limpeza tenham sido desenvolvidas e amadurecidas, ainda existem alguns problemas, como a limpeza com jato de areia é fácil de causar danos à superfície tratada, a limpeza com corrosão química causará poluição ambiental e o tratamento inadequado levará à limpeza da corrosão da superfície.
O surgimento da tecnologia de limpeza a laser é uma revolução na tecnologia de limpeza. A tecnologia de limpeza a laser aproveita as vantagens do laser, como alta densidade de energia, alta precisão e transmissão eficiente. Em comparação com a tecnologia de limpeza tradicional, tem vantagens óbvias na eficiência da limpeza, precisão da limpeza, localização da limpeza, etc., e pode efetivamente evitar os problemas causados pelas tecnologias de limpeza, como a limpeza por corrosão química. poluição ambiental e não causará danos ao substrato.
Princípio da limpeza a laser
Então, o que é limpeza a laser? A limpeza a laser é o processo de remoção de material de superfícies sólidas (ou às vezes líquidas) por meio da exposição a um feixe de laser. Com baixa fluência do laser, o material é aquecido pela energia do laser absorvida e evapora ou sublima. Com alta fluência do laser, o material é frequentemente convertido em plasma. Normalmente, a limpeza a laser envolve a remoção do material com um laser pulsado, mas se a intensidade do laser for alta o suficiente, um feixe de laser de onda contínua pode ser usado para fazer a ablação do material. Os lasers excimer ultravioleta profundo são usados principalmente para fotoablação. O comprimento de onda do laser usado para fotoablação é de aproximadamente 200 nm. A profundidade na qual a energia do laser é absorvida e a quantidade de material removido por um único pulso de laser depende das propriedades ópticas do material, bem como do comprimento de onda do laser e do comprimento do pulso. A massa total removida do alvo por pulso de laser é frequentemente chamada de taxa de ablação. As características da radiação laser, como feixe de laser, velocidade de varredura e cobertura da linha de varredura, podem afetar significativamente o processo de ablação.
Aplicação de tecnologia de limpeza a laser
(1) Campo semicondutor
Wafers semicondutores e substratos ópticos possuem o mesmo processo no processo de processamento, ou seja, a matéria-prima é processada no formato desejado na forma de corte, trituração, etc. e a poluição repetida é um problema sério. Contaminantes na superfície dos wafers semicondutores afetarão a qualidade da impressão da placa de circuito, encurtando assim a vida útil dos chips semicondutores. Contaminantes na superfície do substrato óptico afetarão a qualidade do dispositivo óptico e do revestimento, o que pode levar a energia irregular e reduzir a vida útil. Como a limpeza a seco a laser é fácil de causar danos à superfície do substrato, esse método de limpeza raramente é usado na limpeza de wafers semicondutores e substratos ópticos, e a limpeza úmida a laser e a limpeza por ondas de choque de plasma a laser têm aplicações mais bem-sucedidas neste campo. Alguns pesquisadores estudaram a deposição de esmalte especial de nível mícron na superfície do substrato óptico ultraliso como um filme dielétrico e, em seguida, usaram o laser pulsado para limpá-lo, e o efeito de limpeza foi bom. Embora as partículas de impureza por unidade de área tenham aumentado, o tamanho das partículas de impureza e a área de cobertura diminuíram significativamente. Este método pode limpar com eficácia partículas poluentes de nível mícron na superfície do substrato óptico ultra-suave.
(2) Campo de material metálico
Em comparação com a limpeza de wafers semicondutores e substratos ópticos, a limpeza de contaminantes na superfície de materiais metálicos pertence à categoria macro. Os poluentes na superfície dos materiais metálicos são principalmente camada de óxido (camada de ferrugem), camada de tinta, revestimento, outros acessórios, etc. De acordo com o tipo de poluentes, eles podem ser divididos em poluentes orgânicos (como camada de tinta, revestimento) e poluentes inorgânicos (como camada de ferrugem). A limpeza de poluentes na superfície de materiais metálicos visa principalmente atender aos requisitos de processamento ou uso subsequente. Por exemplo, a camada de óxido com cerca de 10 μm de espessura na superfície das peças de liga de titânio precisa ser removida antes da soldagem, e o revestimento de tinta original na superfície da pele precisa ser removido durante a revisão da aeronave para facilitar a nova pulverização. O molde do pneu de borracha deve ser limpo regularmente para garantir a limpeza da superfície e garantir a qualidade da produção e a vida útil do molde. O limite de dano dos materiais metálicos é maior do que o limite de limpeza a laser de seus poluentes superficiais, e um melhor efeito de limpeza pode ser alcançado selecionando o laser de potência correto, que está maduro em alguns campos.
(3)Campo de relíquias culturais
Devido à sua longa história, as relíquias culturais de metal e as relíquias culturais de pedra terão contaminantes como poeira e manchas de tinta em suas superfícies. Esses contaminantes precisam ser limpos para restaurar as relíquias culturais. Quando papéis como caligrafia e pintura são armazenados incorretamente, o mofo crescerá na superfície e formará placas. Estas placas afectam gravemente o aspecto original do papel, especialmente para papéis de elevado valor cultural ou histórico, o que afectará a sua valorização e protecção. Alguns pesquisadores estudaram a viabilidade da limpeza a laser UV de placas de mofo em papel de arroz. Os resultados do teste mostraram que o uso de um laser com densidade de energia de 3,2 J/mm2 para escanear placas finas pode remover placas finas uma vez e escanear duas vezes para remover placas. Limpo, mas se a energia do laser utilizada for muito alta, danificará o papel de arroz ao remover a placa bacteriana.
Peroração
A tecnologia de limpeza a laser é uma tecnologia relativamente avançada, que possui amplas perspectivas de pesquisa e aplicação na indústria aeroespacial, equipamentos militares, eletrônica e outros campos avançados. Atualmente, a tecnologia de limpeza a laser está madura em alguns campos, graças à sua alta eficiência, ecologicamente correta, bom efeito de limpeza e outras características, seu campo de aplicação também está se expandindo gradualmente. O desenvolvimento da tecnologia de limpeza a laser não só amadureceu na área de remoção de tinta, remoção de ferrugem e outras aplicações, mas também há relatos do uso de laser para limpar a camada de óxido na superfície do fio nos últimos anos. A expansão e aplicação de campos existentes e novos campos são a base para o desenvolvimento da tecnologia de limpeza a laser. A pesquisa e desenvolvimento de novos equipamentos de limpeza a laser e o desenvolvimento de novos equipamentos de limpeza a laser serão diferenciados e desenvolverão uma variedade de funções. No futuro, a limpeza a laser totalmente automática também poderá ser alcançada através da cooperação com robôs industriais.
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