激光清洗技术的原理及应用ppt课件
激光清洗技术的工作原理有哪
激光清洗技术的工作原理有哪些激光清洗技术的原理脉冲式的Nd:YAG激光清洗的过程依赖于激光器所产生的光脉冲的特性，基于由高强度的光束、短脉冲激光及污染层之间的相互作用所导致的光物理反应。
其物理原理可概括如下：a)激光器发射的光束被需处理表面上的污染层所吸收。
b)大能量的吸收形成急剧膨胀的等离子体(高度电离的不稳定气体)，产生冲击波。
c)冲击波使污染物变成碎片并被剔除。
d)光脉冲宽度必须足够短，以避免使被处理表面遭到破坏的热积累。
e)实验表明当金属表面上有氧化物时，等离子体产生于金属表面。
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。
激光清洗实际应用激光清洗不但可以用来清洗有机的污染物，也可以用来清洗无机物，包括金属的锈蚀、金属微粒、灰尘等。
下面介绍一些实际应用情况，这些技术已非常成熟，已被广泛应用。
1、模具的清洗：每年全世界的轮胎生产企业制造数亿个轮胎，生产过程中轮胎模具的清洗必须迅速可靠，以节省停机的时间。
传统的清洗方法包括喷沙、超声波或二氧化碳清洗等，但这些方法通常必须在高热的模具经数小时冷却后，再移往清洗设备进行清洁，清洁所需的时间长，并容易损害模具的精度，化学溶剂及噪声还会产生安全和环保等问题。
利用激光清洗方式，由于激光可利用光纤来传输，因此在使用上深具弹性;由于激光清洗方式可用光纤连接而将光导至模具的死角或不易清除的部位进行清洗，因此使用方便;由于橡胶并无气化，因此不会产生有毒害的气体，影响工作环境的安全。
激光清洗轮胎模具的技术已经大量在欧美的轮胎工业中被采用，虽然初期投资成本较高，但可在节省待机时间、避免模具损坏、工作安全及节省原材料上所获得的收益迅速得到回收。
激光设备的清洗工艺讲解
激光设备的清洗工艺1．前言随着科学技术的高速发展，激光技术已越来越多地应用于人们的生产和生活的各个领域。
从超市的条形码、激光打印机到激光美容、治疗近视，并已为人们所熟悉。
激光设备用于工业生产的切割、钻孔以及焊接也为许多人所了解。
但激光设备在清洗行业的应用，人们还不够熟悉和了解。
激光清洗技术是近10年来飞速发展的一种新型清洗技术，它以自身的优势和不可替代性在许多领域中逐步取代了传统清洗工艺。
下面对激光设备为什么能够进行1．前言随着科学技术的高速发展，激光技术已越来越多地应用于人们的生产和生活的各个领域。
从超市的条形码、激光打印机到激光美容、治疗近视，并已为人们所熟悉。
激光设备用于工业生产的切割、钻孔以及焊接也为许多人所了解。
但激光设备在清洗行业的应用，人们还不够熟悉和了解。
激光清洗技术是近10年来飞速发展的一种新型清洗技术，它以自身的优势和不可替代性在许多领域中逐步取代了传统清洗工艺。
下面对激光设备为什么能够进行清洗？可用于清洗什么？清洗的效率效果如何？作一简单介绍。
2．激光与清洗传统清洗工业有各种各样的清洗方式，多是利用化学药剂和机械方法进行清洗。
在我国环境保护法规要求越来越严格、人们环保和安全意识日益增强的今天，工业生产清洗中可以使用的化学药品种类将变得越来越少。
如何寻找更清洁，且不具损伤性的清洗方式是我们不得不考虑的问题。
而激光清洗具有无研磨、非接触、无热效应和适用于各种材质的物体等清洗特点，被认为是最可靠、最有效的解决办法。
同时，激光清洗可以解决采用传统清洗方式无法解决的问题。
例如，工件表面粘有亚微米级的污染颗粒时，这些颗粒往往粘得很紧，常规的清洗办法不能够将它去除，而用纳米激光辐射工件表面进行清洗则非常有效。
还由于激光对工件是无接触清洗，对精密工件或其精细部位清洗十分安全，可以确保其精度。
所以激光清洗在清洗行业中独具优势。
激光为什么能够用来清洗？为什么对被清洗物体不会造成损害呢？首先了解一下激光的本质。
激光清洗技术的原理及应用PPT课件
激光清洗技术的原理及应用
XXXXXXXX
2015-12
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1
一、引言
随着科技的进步与发展，激光加工技术在生产实践中得 到了广泛的应用。激光加工（Lasser Beam Machining,LBM） 可以用于打孔、切割、电子器件的微调、焊接、热处理等。 作为激光加工技术的一个分支，激光清洗技术应运而生。
3、清洗方法1——干洗法
采用脉冲直接辐射去污，激光被基体或粒子吸收后产 生振动，从而使基体和污染物分离。
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5
二、激光清洗技术的原理
3、清洗方法2——液膜法
先沉积一层液膜于基体表面然后用激光辐射去污。
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二、激光清洗技术的原理
3、清洗方法3——激光+惰性气体法
激光辐射的同时，用惰性气体吹向工件表面，当污物 从表面剥离后，就被气体远远吹离表面，避免清洁表面再 次污染和氧化。
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2
二、激光清洗技术的原理
1、污物存在形式
污物和表面之间的结合力主要有:共价键、双偶极子 、毛细作用、氢键、吸附力和静电力等。其中毛细力、 吸附力和静电力(如图1)最难破坏。
图1 污特在固体表面吸附时的三种基本力
注：毛细力来自很薄的液体层(如大气湿度)在粒子和基体表面之间 · 微小空隙处产生的凝聚；吸附力是微米级污染物的主要附着力。
可以推测，随着激光技术的发展，激光成本的下降， 激光清洗技术应用会更加广泛。
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12
《非传统加工技术》
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激光清洗技术发展与应用深度解析
激光清洗技术发展与应用深度解析世界上第1台激光器诞生于1960年由美国科学家西奥多哈罗德梅曼教授利用红宝石研发，从此开启了激光造福人类的大门。
在接下来的时间里应用于各种领域的激光器相继诞生。
激光技术的推广使得医疗、装备制造、精准测量和再制造工程等领域科技飞速发展加快了社会进步的步伐。
在清洗领域中激光的应用更是取得了重要成果。
与传统的清洗方法相比如机械摩擦、化学腐蚀和高频超声等激光清洗可以实现全自动化运行其具有工作效率高、成本低、对环境无污染、对基材无损伤和材料的适用范围广等优点完全符合绿色、环保的加工理念是目前最可靠、有效的清洗方式。
清洗是对废旧机械零部件检测和加工的前提采用激光清洗技术可以有效地控制基体表面形貌和表面粗糙度实现基材清洗后性能的提升也可应用于大型零部件制造、表面处理或者再制造领域。
虽然目前激光清洗还没有完全取代传统的清洗方式但随着国家对制造业节能、减排等环保意识的增强激光清洗将以它独特的优点逐渐走进人们的生活。
01激光清洗的原理在20世纪80年代中期，Beklemyshev、Allrn等科学家针对实际工作需要将激光技术与清洗技术结合起来并进行了相关研究自此激光清洗（Laser Cleanning）这一技术理念诞生.众所周知污染物与基体之间的结合力分为共价键、双偶极子、毛细作用以及范德华力等作用力如能将此作用力克服或破坏那么就会达到脱污的效果。
激光清洗是利用激光光束具有大的能量密度、方向可控和汇聚能力强等特性，使污染物与基体之间的结合力受到破坏或者使污染物直接气化等方式进行脱污，降低污染物与基体的结合强度，进而达到清洗工件表面的作用。
激光清洗原理图如图１所示。
当工件表面污染物吸收激光的能量后，其快速气化或瞬间受热膨胀后克服污染物与基体表面之间的作用力，由于受热能量升高，污染物粒子进行振动后而从基体表面脱落。
整个激光清洗过程大致分为４个阶段，即激光气化分解、激光剥离、污染物粒子热膨胀、基体表面振动和污染物脱离。
激光清洗工艺参数设计
激光清洗工艺参数设计一、引言激光清洗技术作为一种新型的表面处理技术，以其非接触、无污染、高精度和高效率等特点，在工业生产、文物保护等领域得到了广泛应用。
激光清洗的工艺参数设计是影响清洗效果的关键因素，合理的参数设计能够提高清洗效率和质量，降低能耗和成本。
本文将从激光清洗的基本原理出发，探讨激光清洗工艺参数的设计方法，以期为相关领域的研究和实践提供参考。
二、激光清洗的基本原理激光清洗是利用高能激光束照射在待清洗物体表面，使表面的污染物吸收激光能量后迅速熔化、汽化或达到点燃点，同时产生很强的冲击波，使污染物瞬间从物体表面剥离，从而达到清洗的目的。
激光清洗的过程中，激光参数、作用时间、光斑大小等因素都会影响清洗效果。
三、激光清洗工艺参数设计1. 激光功率密度激光功率密度是指单位面积上的激光功率，是影响激光清洗效果的重要参数。
功率密度过低，无法使污染物有效吸收激光能量；功率密度过高，则可能导致待清洗物体表面损伤。
因此，在设计激光清洗工艺时，需要根据污染物的性质和待清洗物体的材质，选择合适的激光功率密度。
2. 激光脉冲宽度激光脉冲宽度是指激光束持续作用在物体表面的时间。
脉冲宽度过短，激光能量无法充分作用于污染物；脉冲宽度过长，则可能导致激光能量向物体内部传导，造成热损伤。
因此，在设计激光清洗工艺时，需要根据污染物的厚度和导热性能，选择合适的激光脉冲宽度。
3. 激光光斑大小激光光斑大小是指激光束照射在物体表面的区域大小。
光斑大小过小，清洗效率较低；光斑大小过大，则可能导致清洗精度降低。
因此，在设计激光清洗工艺时，需要根据清洗要求和待清洗物体的形状、尺寸等因素，选择合适的激光光斑大小。
4. 激光扫描速度激光扫描速度是指激光束在物体表面移动的速度。
扫描速度过慢，可能导致激光能量在局部区域过度积累，造成物体表面损伤；扫描速度过快，则可能无法使污染物充分吸收激光能量。
因此，在设计激光清洗工艺时，需要根据污染物的性质和待清洗物体的热传导性能，选择合适的激光扫描速度。
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激光调制前
激光调制后
4.机械运动系统
• 基片送入后，高精度伺服电机在微机的控制下转动振镜的角度；
• 激光束通过扫描镜的反射，由f-θ场镜聚焦到基片的边缘位置上；
• 在微机上通过专用的控制软件输入总的清边面积、激光束的行走速度 和需要重复的次数；
E2
E2
E1
E1
自发辐射跃迁
自发辐射光子
c. 受激辐射（激光）: 当频率为=ν（E2-E1）/h的光子入射时，会引发粒子以一定的概率，迅 速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都 相同的光子。
E2
E2
入射光子
E1
E1
受激辐射光子 入射光子
受激辐射跃迁 3-2 粒子数反转
(Top flat)
高斯
多元高斯
• 减少脉冲时间，高的峰值能量，更多的能量密度
Less pulse time, high peak power more energy density
能量密度=功率/频率/光斑面积
pulse
1.1uW/um=220W/20KHz/900um2
Hz
4.重叠率计算——Overlap
全反光镜
反光镜： （越75%
）
Shutter
激光器外形 接光纤
Q-Switch
晶体腔
功率计
激光器内部分解图（P4）
Q-Switch 半反镜
晶体腔 光纤耦合器
镜头聚焦原理——凸透镜
激光刻划原理——以P1为例
光斑
1.Beam Shaping （激光束形状）
• 一般的激光都为高斯分布的波形，即高斯光束，为实现特殊的制程需求，需要转变 成为扁平式波形的平顶光束，即Top Hat，通过透镜组改变光束质量和形状产生。
钕铁硼激光清洗方法
钕铁硼激光清洗方法概述钕铁硼激光清洗方法是一种采用激光技术进行表面清洗的高效、环保且非接触式的清洗方法。
通过利用激光束的高能量密度和短脉冲宽度，能够快速而彻底地清除物体表面附着的污垢、油脂、氧化膜等，被广泛应用于电子、航空航天、汽车制造、半导体等领域。
本文将重点介绍钕铁硼激光清洗方法的原理、设备和应用。
原理钕铁硼激光清洗方法基于光-物质相互作用的原理。
当高功率的钕铁硼激光束照射到物体表面时，激光能量被吸收并转化为物体表面的热能。
瞬间的高温导致附着在物体表面的污垢、油脂等物质迅速蒸发和剥离，从而达到清洗的效果。
此外，激光束的高能密度还可以使表面有机物发生燃烧，从而进一步加速清洗效果。
设备钕铁硼激光清洗设备主要由以下几个部分组成：1. 激光发生器：产生高功率的钕铁硼激光束。
2. 光学系统：用于聚焦和调整激光束的形状和尺寸。
3. 扫描系统：控制激光束的移动轨迹，实现对不同表面的清洗。
4. 控制系统：控制激光的输出参数和扫描系统的运动参数。
应用钕铁硼激光清洗方法在各个领域中有广泛的应用，其中包括但不限于以下几方面。
电子行业在电子元器件制造过程中，表面清洗是确保元器件质量和性能稳定的关键步骤。
钕铁硼激光清洗方法能够快速而有效地清除电子元器件表面的氧化物、油脂和粉尘等污染物，从而提高产品质量和生产效率。
航空航天业在航空航天制造过程中，需要对飞机、卫星等部件进行表面清洗和涂覆处理。
传统的清洗方法往往会产生废水和废液处理问题，而钕铁硼激光清洗方法可以实现无废水、无废液、无二次污染的清洗效果，减少环境污染的同时提高生产效率。
汽车制造业在汽车制造过程中，钕铁硼激光清洗方法可用于清洗发动机零部件、汽车玻璃、车身零件等。
相比传统的化学清洗和机械清洗方法，激光清洗方法无需使用化学溶剂和大量的清洗装置，能够显著节约清洗成本和能源消耗，同时提高清洗效果和零部件的使用寿命。
半导体制造业在半导体制造过程中，需要对硅片、芯片和半导体设备等进行表面清洗和处理。
光应用的新领域一激光清洗
光应用的新领域一激光清洗激光应用的新领域—激光清洗的原理及应用概况。
介绍了两种激光清洗的实例高重复率激光高速清洗固体表面, 和激光清除宇宙空间垃圾。
激光清洗及特点激光清洗是利用激光高速有效地清除清洁对象表面附着物或表面涂层的技术。
就其清洗机理而言, 可分为两大类。
一类是利用清洁基片也称为母体与表面附着物对某一波长激光能量, 具有差别很大的吸收系数。
辐射到表面的激光能量, 大部分被表面附着物所吸收, 使之受热或汽化挥发、或瞬间膨胀, 并被表面形成的蒸汽流带动脱离物体表面, 达到清洗目的。
而基片吸收能量极小, 不会被损伤。
对此类激光清洗, 选择合适的波长和控制好激光能量, 是现安全高效清洗的关键。
另一类是适用于清洁基片与表面附着物的激光能量吸收系数差别不大, 或基片对涂层受热形成的酸性蒸汽较敏感, 或涂层受热后会产生有毒物质等情况的清洗方法。
通常利用高功率高重复率的脉冲激光冲击被清洗的表面, 使部分光束转换成声波。
声波击中下层硬表面后, 返回的部分与激光产生的入射声波发生干涉, 产生高能波, 使涂层发生微小爆炸, 涂层被粉碎、压成粉末, 再被真空泵清除, 而底下的基片不会损伤。
激光清洗与机械磨擦清洗、化学腐蚀清洗、液体固体强力冲击清洗等传统清洗方法相比,有明显的优点。
它高效、快捷、成本低对基片的热负荷和机械负荷小, 清洗为非损伤性废物可回收, 无环境污染安全可靠, 不损害操作人员健康多功能, 可以清除各种不同厚度、不同成份的涂层清洁过程易于实现自动化控制, 实现远距离遥控清洗。
激光清洗的发展与现状1975年日刊报道了前苏联的几位科学家将激光技术用于清除水面漂浮的石油。
不仅可以提高清除效率, 做到无二次污染, 而且能够回收石油。
年前苏联的两位科学家又报道了用20W连续二氧化碳激光器清洁柏油路面的燃料斑和油斑, 高效而快捷。
随着气体激光器技术不断完善、价格降低半导体激光器功率不断提高、发光波长扩展固体激光器日益成熟, 使得激光光源更趋于多样化、小型化, 易于操纵控制。
激光清洗防锈的原理
激光清洗防锈的原理
激光清洗防锈的基本原理是:
1. 使用高功率脉冲激光作为清洗工具,如Nd:YAG脉冲激光。
2. 激光通过聚焦光学系统聚集能量,照射到金属表面。
3. 金属表面吸收激光能量,快速升温并膨胀。
4. 高温使金属表面和锈层产生爆炸性脱落。
5. 脉冲时间极短,热影响区局限,不损伤基体。
6. 去除锈层后,可以进行激光熔化或再生,修复表面。
7. 激光Parameters可调控,适用于不同厚度锈层。
8. 可去除不同类型金属材料表面的锈层污染。
9. 工作环境无化学污染,无二次废物产生。
10. 可用于清洗工件表面、船体防锈等领域。
11. 结合机器人技术,可以实现自动化清洗。
12. 激光清洗效率高、无损伤,是一种高效的无污染防锈技术。
激光清洗原理
激光清洗原理激光清洗传统清洗工业有各种各样的清洗方式，多是利用化学药剂和机械方法进行清洗。
在我国环境保护法规要求越来越严格、人们环保和安全意识日益增强的今天，工业生产清洗中可以使用的化学药品种类将变得越来越少。
下面我们就来看看激光清洗原理。
激光清洗原理脉冲式的Nd:YAG激光清洗的过程依赖于激光器所产生的光脉冲的特性，基于由高强度的光束、短脉冲激光及污染层之间的相互作用所导致的光物理反应。
其物理原理可概括如下：a)激光器发射的光束被需处理表面上的污染层所吸收。
b)大能量的吸收形成急剧膨胀的等离子体(高度电离的不稳定气体)，产生冲击波。
c)冲击波使污染物变成碎片并被剔除。
d)光脉冲宽度必须足够短，以避免使被处理表面遭到破坏的热积累。
e)实验表明当金属表面上有氧化物时，等离子体产生于金属表面。
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。
然而，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。
激光清洗实际应用激光清洗不但可以用来清洗有机的污染物，也可以用来清洗无机物，包括金属的锈蚀、金属微粒、灰尘等。
下面介绍一些实际应用情况，这些技术已非常成熟，已被广泛应用。
1模具的清洗：每年全世界的轮胎生产企业制造数亿个轮胎，生产过程中轮胎模具的清洗必须迅速可靠，以节省停机的时间。
传统的清洗方法包括喷沙、超声波或二氧化碳清洗等，但这些方法通常必须在高热的模具经数小时冷却后，再移往清洗设备进行清洁，清洁所需的时间长，并容易损害模具的精度，化学溶剂及噪声还会产生安全和环保等问题。
激光清洗技术在文物上的应用
3、揭示文物表面的细节和隐藏 信息
激光清洗技术可揭示文物表面的细节和隐藏信息，为文物研究提供更多线索。 例如，对于一些彩绘、雕刻等表面细节丰富的文物，激光清洗技术可去除表面 污垢，使隐藏的信息得以显现。
激光清洗技术的优缺点
1、优点
激光清洗技术的优点主要体现在以下几个方面：
（1）高效、无损：激光清洗技术对文物表面无损伤，能够在短时间内完成大 面积的清洗工作，提高清洗效率。
谢谢观看
（2）环保：激光清洗过程中不产生废水、废气等污染，具有环保优势。 （3）操作简便：激光清洗设备操作简单，对操作人员要求较低。
（4）杀灭微生物：激光清洗技术能够杀灭文物表面的微生物，防止文物腐蚀 和病害。
2、缺点
尽管激光清洗技术具有诸多优点，但也存在一些缺点：
（1）设备成本较高：激光清洗设备价格昂贵，一定程度上限制了其在文物保 护领域的应用。
3、电子制造领域：利用激光清洗技术清除电子产品和半导体制程中的表面污 垢、氧化物和有机物等，可以提高产品的性能和良品率，同时也可以提高生产 效率和降低成本。
4、化工领域：利用激光清洗技术清除化工设备和管道中的污垢和沉积物，可 以提高生产效率和产品质量，同时也可以降低安全事故的风险。
五、总结与展望
随着工业生产的不断升级和转型，激光清洗技术的市场需求也在不断增长。特 别是在精密制造、新能源、半导体等新兴产业中，对于高精度、高效率、高清 洁度的清洗需求越来越高，激光清洗技术的应用前景更加广阔。
三、原理和实现方法
激光清洗技术的原理主要是基于激光的光热效应和冲击波作用。激光器发射出 高能激光束，照射在物体表面，光热效应使得物体表面的污垢、锈迹、氧化物 等迅速加热、蒸发、震碎，而冲击波作用则可以将这些被加热、震碎的污垢颗 粒从物体表面震脱落，从而实现清洁的目的。
激光设备的清洗工艺讲解
激光设备的清洗工艺1．前言随着科学技术的高速发展，激光技术已越来越多地应用于人们的生产和生活的各个领域。
从超市的条形码、激光打印机到激光美容、治疗近视，并已为人们所熟悉。
激光设备用于工业生产的切割、钻孔以及焊接也为许多人所了解。
但激光设备在清洗行业的应用，人们还不够熟悉和了解。
激光清洗技术是近10年来飞速发展的一种新型清洗技术，它以自身的优势和不可替代性在许多领域中逐步取代了传统清洗工艺。
下面对激光设备为什么能够进行1．前言随着科学技术的高速发展，激光技术已越来越多地应用于人们的生产和生活的各个领域。
从超市的条形码、激光打印机到激光美容、治疗近视，并已为人们所熟悉。
激光设备用于工业生产的切割、钻孔以及焊接也为许多人所了解。
但激光设备在清洗行业的应用，人们还不够熟悉和了解。
激光清洗技术是近10年来飞速发展的一种新型清洗技术，它以自身的优势和不可替代性在许多领域中逐步取代了传统清洗工艺。
下面对激光设备为什么能够进行清洗？可用于清洗什么？清洗的效率效果如何？作一简单介绍。
2．激光与清洗传统清洗工业有各种各样的清洗方式，多是利用化学药剂和机械方法进行清洗。
在我国环境保护法规要求越来越严格、人们环保和安全意识日益增强的今天，工业生产清洗中可以使用的化学药品种类将变得越来越少。
如何寻找更清洁，且不具损伤性的清洗方式是我们不得不考虑的问题。
而激光清洗具有无研磨、非接触、无热效应和适用于各种材质的物体等清洗特点，被认为是最可靠、最有效的解决办法。
同时，激光清洗可以解决采用传统清洗方式无法解决的问题。
例如，工件表面粘有亚微米级的污染颗粒时，这些颗粒往往粘得很紧，常规的清洗办法不能够将它去除，而用纳米激光辐射工件表面进行清洗则非常有效。
还由于激光对工件是无接触清洗，对精密工件或其精细部位清洗十分安全，可以确保其精度。
所以激光清洗在清洗行业中独具优势。
激光为什么能够用来清洗？为什么对被清洗物体不会造成损害呢？首先了解一下激光的本质。
激光清洗 利用光纤激光器清除铁轨表面的锈蚀层-基础电子
激光清洗利用光纤激光器清除铁轨表面的锈蚀层-基础电子近年来，随着环保要求的提高和人们的环保意识不断增强，也给世界范围内的清洗业带来了新的发展机遇，各种有利于环境保护的清洗技术应运而生，激光清洗技术就是其中之一。
相比于传统的机械清洗、化学腐蚀清洗、高频超声清洗等传统清洗方法，激光清洗具有高效、快捷、成本低、对工件的热负荷和机械负荷小、非接触非损伤等优势，并且激光清洗的废物可回收，保障环境和操作人员健康安全。
激光清洗能够清除各种不同厚度、不同成份的涂层，甚至可以清洗传统清洗方式无法解决的难题。
另外，激光清洁过程易于实现自动化控制以及远距离遥控等。
激光清洗的原理，是利用高能激光与被清洗工件表面物质的相互作用，被清洗的物质在高能激光的作用下，瞬间气化或者受热膨胀从基底脱落，从而达到工件清洁净化工艺的目的。
清洗所使用的功率，从十瓦到几千瓦不等，具体功率的选择根据清洗目标而定。
激光可以清洗工件上的各种污垢，如除油污、除锈、除漆、除氧化层以及各种涂层等。
其中激光除锈已经是一种常见应用。
下面介绍激光铁轨除锈的。
铁轨除锈铁轨由于常年暴露在空气中，加上风吹日晒雨雪寒霜，表面很容易生锈。
为了不影响列车的安全运行，铁轨除锈非常必要。
本中，采用实验的方法测试了和评估了使用两款光纤激光器进行铁轨锈蚀层清洗的清洗效果和清洗效率。
（1）清洗系统配置本次清洗实验的具体系统配置如表1所示。
实验将测试和评估IPG的YLPN－100－30＊100－10－1000和YLPN－10－30＊400－20－200这两款光纤激光器对于铁轨锈蚀层的清洗效果。
激光器均工作在脉冲模式下，配备IPG中功率扫描振镜，在不同的扫描方法和工艺参数，搭载数控平台或机械手，实现不同表面清洗的要求的满足。
实验系统具体实物图如图1所示。
图1：激光清洗铁轨锈蚀层的实验系统激光器光源信息铁轨表面上的锈蚀层，实际上包含两层，一层是氧化皮表层的三氧化二铁（Fe2O3）黄色锈层，另一层是更深层的黑色锈层，实物如图2所示。
激光清洗的方法和实例讲解
激光清洗的方法和实例从方法上分析，激光清洗方法有4种：①激光干洗法，即采用脉冲激光直接辐射去污；②激光+液膜方法，即首先沉积一层液膜于基体表面，然后用激光辐射去污；③激光+惰性气体的方法，即在激光辐射的同时，用惰性气体吹向基体表面，当污物从表面剥离后会立即被气体吹离表面，以避免表面再次污染和氧化；④运用激光使污垢松散后，再用非腐蚀性化学方法清洗。
目前，常用的是前3种方法。
第4种方法仅见于石质文物的清洗中。
石雕和石刻等年代从方法上分析，激光清洗方法有4种：①激光干洗法，即采用脉冲激光直接辐射去污；②激光+液膜方法，即首先沉积一层液膜于基体表面，然后用激光辐射去污；③激光+惰性气体的方法，即在激光辐射的同时，用惰性气体吹向基体表面，当污物从表面剥离后会立即被气体吹离表面，以避免表面再次污染和氧化；④运用激光使污垢松散后，再用非腐蚀性化学方法清洗。
目前，常用的是前 3种方法。
第4种方法仅见于石质文物的清洗中。
石雕和石刻等年代久远的高档石质艺术品，由于其极精细和易损的表面结构，成为激光清洗最早应用的领域。
人们发现，用激光清除石质文物表面的污垢有独到的优势，它能够十分精确地控制光束在复杂的表面上运移，清除污垢而不伤及文物石材。
例如，1992年9月，联合国教科文组织的世界文化遗产保护组织为纪念该组织创建20周年，实施了对十分著名的英国亚眠大教堂的维修工程。
亚眠大教堂西侧圣母门十分精美的大理石雕刻是工程的关键。
在为期一年的圣母门维修工程中，维修人员借助于激光，用激光光束除去了覆盖在大理石雕刻花纹上几毫米厚的黑色垢层，大理石表面原来的色泽体现出来，使精美的雕刻重现光彩。
又如，英国最重要的石雕收藏处之一的英斯布伦蒂尔的石雕收藏品经激光清洗后，也得到了同样的效果。
人们用电子显微镜观察激光清洗后的石雕表面，发现激光清洗后石头的结构没有变化，被清洗的表面既光滑又平坦，没有损伤。
这跟用微粒子喷射法(喷沙法)清洗后的表面完全不同。
激光原理及应用ppt课件
• 激光未来
现代社会中，信息的作用越来越重要，谁掌握的信息越迅速、 越准确、越丰富，谁也就更加掌握了主动权，也就有更多成功的 机会。激光的出现引发了一场信息革命，从VCD、DVD光盘到激 光照排，激光的使用大大提高了效率，以及方便人们保存和提取 信息，激光革命意义非凡，已成为全球最具竞争力和吸引力的经 济体之一。中国拥有巨大的内需潜力，只要发展国内需求，经济 可望持续高速。目前，中国提升装备制造业水平、推进产业结构 优化升级的需求依旧十分紧迫；作为关键支撑技术的激光技术与 产业仍有较大发展空间，激光制造设备技术将在信息、能源、交 通运输、电子、冶金、机械等支柱产业中会得到更深入的应用， 进而提高这些行业的自主创新能力，形成新的经济增长点，在提 高市场竞争力中发挥重大作用。
根据早先报道，世界激光器市场可划分为三大区域：美国(包 括北美)占55%，欧洲占22%，日本及太平洋地区占23%。
在世界激光市场上日本在光电子技术方面占首位，美国占第 二位；在激光医疗及激光检测方面则美国占首位；而在激光材料 加工设备方面则是德国占首位。
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当前，国内激光市场主要分为激光加工设备、光通信器件与 设备、激光测量设备、激光器、激光医疗设备、激光元部件等， 其产品主要应用于工业加工和光通信市场，两者占据了近7成的 市场空间。
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• 激光侦察对抗 激光侦察在军事上占有十分重要的地位。利用激光技术进行多光谱摄
影(全息摄影)，可以识别伪装目标。由于各种物体对各种光的吸收和反射 能力不同，可以在底片上引起不同感光反应而实现对目导弹 发射架。
激光对抗可对激光测距进行欺骗，使其无法测定其真实距离或使导弹 改变弹道。激光对抗还可对激光进行干扰。
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通常，在具有一定温度的物质中，处于高能级En的原子数目恒少于处在 低能级Em的原子数目，此时光吸收将占优势。为了实现光放大，只有通过 外界能源(如采用气体放电或光辐射)的诱发，将低能级上的原子激发到高能
纳秒脉冲激光高效清洗机理及其工艺研发
纳秒脉冲激光高效清洗机理及其工艺研发随着现代工业的发展，越来越多的工业产品需要进行表面清洗，以确保其表面质量和性能。
传统的表面清洗方法，如机械清洗、化学清洗等存在一些问题，例如清洗效率低、对环境有污染等。
因此，研究高效、环保、经济的表面清洗技术显得尤为重要。
纳秒脉冲激光清洗技术就是一种具有广阔应用前景的新型表面清洗技术。
一、纳秒脉冲激光清洗技术概述纳秒脉冲激光清洗技术是指利用纳秒脉冲激光对物体表面进行清洗的一种技术。
相对于传统的表面清洗方法，纳秒脉冲激光清洗技术具有清洗效率高、清洗质量好、不会对环境产生污染等优点。
二、纳秒脉冲激光清洗机理纳秒脉冲激光清洗技术的清洗机理主要是利用激光脉冲的高能量和短脉冲宽度作用于物体表面，使其表面松散物质脱落，达到清洗的目的。
在激光脉冲作用下，物体表面会发生光热效应和光化学反应，从而使表面松散物质脱落。
此外，激光脉冲作用下的电场效应和等离子体效应也会影响表面松散物质的脱落。
三、纳秒脉冲激光清洗工艺研发1.纳秒脉冲激光清洗设备的研发纳秒脉冲激光清洗设备需要具备高能量、高重复频率、高稳定性等特点，才能保证清洗效果和工作效率。
因此，研发高性能的纳秒脉冲激光清洗设备是纳秒脉冲激光清洗工艺研发的重要内容。
2.清洗工艺参数的优化纳秒脉冲激光清洗的效果受到清洗工艺参数的影响，因此，优化清洗工艺参数对于提高清洗效率和清洗质量非常重要。
例如，清洗功率、重复频率、清洗距离等参数需要进行优化，以达到最佳清洗效果。
3.应用于不同材料的清洗工艺研究不同材料的清洗效果会受到纳秒脉冲激光清洗参数的影响。
因此，应用于不同材料的清洗工艺研究也是纳秒脉冲激光清洗工艺研发的重要内容。
例如，对于金属材料的清洗和非金属材料的清洗，需要进行不同的清洗工艺研究。
四、纳秒脉冲激光清洗技术应用前景纳秒脉冲激光清洗技术具有广泛的应用前景，例如：1.电子零件的清洗在电子零件的生产过程中，需要对电子零件进行清洗，以确保其表面质量和性能。
激光清洗原理及应用
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科技资讯 ２００９ ＮＯ．０８ ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
其中激光干式清洗法和激光湿式清洗法用 的最多，它们两者相比而言，后者有更好的 清洗效果，能在更低的能量密度下清除更 小的污染物颗粒，且不易损伤基体材料。
３ 激光清洗典型应用实例
３ ． １ 激光清洗轮胎模具 汽车轮胎模具底部及周边的花纹每隔
［７］ 王泽敏，曾晓雁，黄维玲．激光清洗工艺 的发展现状与展望［Ｊ］．激光技术，２０００， ２４（２）：６８～７３．
［８］ 张秉坚，任瑛丽，张西燕，等．激光技术与 石质材料清洗［Ｊ］．清洗技术，２００１，１０： １１～１３．
［ ９ ］ 徐传义． 超光滑光学表面激光清洗的机 理和试验研究［Ｄ］．西北工业大学硕士学 位论文，２００２．
Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ａｐｐｌｉｅｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｌａｓｅｒ ｃｌｅａｎｉｎｇ
Ｇｕｏ Ｘｉａｏｙａｎ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ－ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ－ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｚｈｏｎｇｓｈａｎ Ｔｏｒｃｈ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｚｈｏｎｇｓｈａｎ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５２８４３６）
激光清洗艺术品已经实行工业化的应 用主要是绘画作品、雕塑等。图 ５ 是一幅 １９ 世纪的油画激光清洗效果对比图［１４］。图 ５（ａ）是激光清洗前的形貌，从该图可以看 出，石灰沙浆层不均匀地散布在油画中间， 掩盖了绘画的原貌。而且清漆层已经老 化，只有几μ ｍ 厚。如此薄的老化清漆层 使得传统的机械清洗和化学清洗在控制上 很难把握。采用 ＫｒＦ 准分子激光辅助剥除 顶层老化清漆层，可使石灰颗粒和清漆的 光致碎片一起被清除。修复后的形貌见图 ５（ｂ）。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｃｌｅａｎｉｎｇ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｓｏｍｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｓｕｃｈ ａｓ ｔｙｒｅ ｍｏｕｌｄ ， ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ， ａｎｃｉｅｎｔ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ ａｒｔｗｏｒｋｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ｌａｓｅｒ ｃｌｅａｎｉｎｇ； ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ； ｌａｓｅｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
激光原理与应用课件
1 ．3 激光工作物质的能级结构
一、三能级系统
激发态的平均寿命只有10-8(s)。然而在原子的能 级中，有一种特殊的能级，其寿命可达10-3(s)甚
至更长。我们称这种状态为原子的亚稳态。
在He、Ne、CO2 、N2等物质中都有这种能级结 构
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物质三能级系统的示意图
抽运
快 E3
E2 (亚稳态)
n 受激辐射出的光子，与入射光子具有相
同的频率，相同的初相，相同的传播方
向，相同的偏振态等。
E2
hv
E1
hv
E2
hhvv
输入 hv
hv hv
hv hv 输出
E1
hv
受激辐射示意图
受激辐射光放大示意图
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1 ．2 粒子数反转
n 处在温度为T的平衡态下，各能级上分布的分 子数，服从玻尔兹曼分布，
n 高能态En'上分布的分子数与低能态En上分布的 分子数之比为：
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3．4 激光在几何参数测量方面的应用
一、激光测距技术
1、激光脉冲计数方法
2、相位测距法
B
X A
He-Ne激 光
45°
二、利用激光技术和几M何学d原理可以对板N参材考平面
的厚度进行测量
激光测厚原理示意图
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3.5 激光条码检测技术
n 条码技术是通过一定形状和间隔的条纹 组合来表达计算机“0” 、“1”语言的一种方 法。
慢
E1 (基态)
n 应该注意：三能级系统，是指激光器在运转过 程中，所涉及到的三级能级。并不是指该系统 仅有这三条能级。
11
二、四能级系统
抽运
快 E4
E3 (亚稳态)
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二、激光清洗技术的原理
3、清洗方法2——液膜法
先沉积一层液膜于基体表面然后用激光辐、清洗方法3——激光+惰性气体法
激光辐射的同时，用惰性气体吹向工件表面，当污物 从表面剥离后，就被气体远远吹离表面，避免清洁表面再 次污染和氧化。
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三、激光清洗技术的应用
4、核电反应堆内管道的清洗
采用光导纤维，将高功率激光束引入反应堆内部，直接 清除放射性粉尘，清洗下来的物质清理方便。而且由于是远 距离操作，可以确保工作人员的安全。
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四、小结
激光清洗技术可以用于液体、固体、文物污垢和宇 宙空间，废弃物是易爆的或基体容易被破坏等的情况， 利用激光更具优点:安全、高效、可靠。在飞机、船舶 等金属表面的除锈、除漆、建筑物表面清洁泥污，微电 子行业晶体表面清洗等方面的应用，显示着极佳的优越 性。
可以推测，随着激光技术的发展，激光成本的下降， 激光清洗技术应用会更加广泛。
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《非传统加工技术》
谢谢！
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二、激光清洗技术的原理
1、污物存在形式
污物和表面之间的结合力主要有:共价键、双偶极子 、毛细作用、氢键、吸附力和静电力等。其中毛细力、 吸附力和静电力(如图1)最难破坏。
图1 污特在固体表面吸附时的三种基本力
注：毛细力来自很薄的液体层(如大气湿度)在粒子和基体表面之间 · 微小空隙处产生的凝聚；吸附力是微米级污染物的主要附着力。
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二、激光清洗技术的原理
2、清洗机理
基 本 原 理
激光束至少可以产生3方面的作用:
1)在固体表面产生力学共振现象，使表面污垢层或凝结物碎裂脱落; 2)使表面污垢层受热膨胀，从而克服基本物质对污垢粒子的吸附力
而脱离物体表面; 3)瞬间使污垢分子蒸发、气化或分解。
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二、激光清洗技术的原理
3、清洗方法1——干洗法
《非传统加工技术》
激光清洗技术的原理及应用
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2015-12
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一、引言
随着科技的进步与发展，激光加工技术在生产实践中得 到了广泛的应用。激光加工（Lasser Beam Machining,LBM） 可以用于打孔、切割、电子器件的微调、焊接、热处理等。 作为激光加工技术的一个分支，激光清洗技术应运而生。
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三、激光清洗技术的应用
1、艺术品清洗
1a 绘画原貌 1b 绘画顶部用激光清洗，底部用化学溶剂 1c 原貌与激光清洗后的效果对比 1d 激光+化学溶剂联合清洗
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三、激光清洗技术的应用
2、模具的清洗
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三、激光清洗技术的应用
3、飞机旧漆的清除
在欧洲激光清洗系统早已应用于航空工业中。飞机的表 面过一定时间后要重新喷漆，但是喷漆之前需要将原来的旧 漆完全除去。传统的机械清除油漆法容易对飞机的金属表面 造成损伤，给安全飞行带来隐患。如采用多个激光清洗系统 ，可在两天之内将一架A320空中客车表面的漆层完全除掉， 且不会损伤到金属表面。