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Nd:YAG激光清洗的物理原理

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Nd:YAG激光清洗的物理原理

【摘要】:
脉冲式Nd:YAG激光清洗的过程取决于激光产生的光脉冲的特性,基于高强度光束、短脉冲激光与污染层相互作用引起的光物理反应,其物理原理如下:

Nd:YAG激光清洗的物理原理

脉冲式Nd:YAG激光清洗的过程取决于激光产生的光脉冲的特性,基于高强度光束、短脉冲激光与污染层相互作用引起的光物理反应,其物理原理如下:

(1)从激光器发射的光束被处理过的表面的污染层吸收。

(2)形成大能量吸收急剧膨胀的等离子体(高度电离的不稳定气体),产生冲击波。

(3)冲击波将污染物破片除去。

(4)光脉冲宽度必须足够短,以避免破坏被处理表面而蓄积热量。

(5))实验表明,如果金属表面存在氧化物,则在金属表面产生等离子体。

(6)等离子体只在能量密度高于阈值的情况下产生,这个阈值取决于被去除的污染层或氧化层,这个阈值效应对在保证基底材料安全的情况下进行有效清洁非常重要。

等离子体的出现还存在第二个阈值,如果能量密度超过这一阈值,则基底材料将被破坏,为在保证基底材料安全的前提下进行有效的清洁,必须根据情况调整激光参数,使光脉冲的能量密度严格处于两个阈值之间,每个激光脉冲去除一定厚度的污染层,如果污染层比较厚,则需要多个脉冲进行清洗,将表面清洗干净所需要的脉冲数量取决于表面污染程度,由两个阈值产生的一个重要结果是清洗的自控性,能量密度高于第一阈值的光脉冲将一直剔除污染物,直到达到基底材料为止,又因为其能量密度低于基底材料的破坏阈值,所以基底不会受到破坏。