So'nggi yillarda bo'yoqlarni lazer bilan tozalash va tozalash dasturlari katta e'tiborga sazovor bo'ldi, chunki qumtoshlash va kimyoviy bo'yoqlarni tozalash kabi an'anaviy bo'yoqlarni olib tashlash usullari juda ko'p atrof-muhit ifloslanishini keltirib chiqaradi. Yashil bo'yoqlarni olib tashlash uchun echimlardan foydalanish vaqti keldi. Impuls kengligi, energiya zichligi, takrorlash tezligi va nur o'lchami kabi parametrlarni to'g'ri nazorat qilish orqali lazerlar yuqori sifatli ishlarni bajarish va qoplamalarni olib tashlash uchun ishlatilishi mumkin [1-rasm] Lazer bo'yoqlarini olib tashlashning afzalliklarini quyidagicha umumlashtirish mumkin:
● Kamroq sarf materiallari
● Kamroq ikkilamchi chiqindilar
● Boshqariladigan lazer parametrlari yordamida substratga mexanik shikast etkazilmaydi
● Sirt pürüzlülüğünün kamayishi tufayli yaxshiroq yopishish
● An'anaviy usullardan tezroq
● An'anaviy usullardan ko'ra samaraliroq
Lazerli tozalashga erishishning ikki yo'li mavjud. Birinchisi, lazer ablasyonu bo'lib, bu erda yuqori energiyali impuls yoki intensiv uzluksiz to'lqin nurlari qoplamada plazma hosil qiladi va plazma tomonidan yaratilgan zarba to'lqini qoplamani zarrachalarga aylantiradi. Ikkinchisi termal parchalanish bo'lib, u erda past energiyali uzluksiz to'lqin nurlari yoki uzoq puls sirtni isitishi va oxir-oqibat qoplamani bug'lanishi mumkin. Ushbu ikkita mexanizm 1 va 2-rasmlarda ko'rsatilgan.
1-rasm Lazerli ablasyon bosqichlari
2-rasm Termik parchalanish bosqichlari
Qanday mexanizm bo'lishidan qat'i nazar, nazoratsiz lazer parametrlari substratga zarar etkazishi va muammolarni keltirib chiqarishi mumkin. Lazerni tozalash uchun ham uzluksiz, ham impulsli lazerlardan foydalanish mumkin, ammo bu lazerlarning turli substratlarga turli ta'sir ko'rsatishini tushunish muhimdir. Uzluksiz lazerning substrat tomonidan so'rilishi uning to'lqin uzunligiga bog'liq bo'lib, qisqa to'lqin uzunliklari odatda ko'proq yutilishga olib keladi. Klassik impulsli lazer uchun esa, boshqa tomondan, substratga LT kirish chuqurligi to'lqin uzunligiga bog'liq emas va buning o'rniga lazerning impuls kengligi tp va substratning diffuzivligi D ga bog'liq bo'ladi, bu tenglama 1da ko'rsatilgan.
Klassik impulsli lazer uchun impuls kengligining oshishi ablasyon chegarasini oshiradi, bu quyidagi tenglamaga muvofiq materialning birlik hajmini olib tashlash uchun zarur bo'lgan minimal energiya sifatida aniqlanadi:
Bu erda r - zichlik va Hv - bug'lanish issiqligi (har bir gramm uchun Joulda materialning birlik massasini bug'lash uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori). Shunday qilib, uzoqroq impulslar ablasyon samaradorligini pasaytiradi. Klassik impulsli lazerlar, shuningdek, pulsning takrorlanish tezligiga bog'liq bo'lib, takrorlash tezligi oshgani sayin ablasyon samaradorligi ortadi.
1,07 mkm tolali lazer yordamida lazerlarning CW va impulsli ishlashini o'rganish bo'yicha tadqiqot o'tkazildi [Ref 2]. Ushbu tadqiqotda uzun kenglikdagi impulslarni ishlab chiqarish uchun bir xil uzluksiz lazer yoqilgan va o'chirilgan. Ushbu tadqiqot shuni ko'rsatdiki, CW rejimida o'ziga xos energiya (moddaning birlik hajmini (mm3) Joulda olib tashlash uchun zarur bo'lgan energiya sifatida aniqlanadi va ablasyon samaradorligiga teskari proportsional) skanerlash tezligi va lazer quvvati oshishi bilan kamayadi. Impulsli rejim uchun ablasyon samaradorligi ish aylanishiga (impuls kengligining ikki impuls orasidagi vaqt oralig'iga nisbati) bog'liqligi aniqlandi. Ish aylanishining oshishi bilan ablasyon samaradorligi oshdi. Bu klassik impulsli lazerlardan farqli o'laroq, bu erda qat'iy takrorlash tezligida impuls kengligini oshirish (va shuning uchun ish aylanishi) ablasyon samaradorligini pasaytiradi. 3-rasmda zanglamaydigan po'latdan yasalgan substratda 1 kHz CW lazer va impulsli lazer (ya'ni, CW lazer yoqilgan va o'chirilgan) uchun quvvat va skanerlash tezligiga nisbatan o'ziga xos energiya solishtiriladi.
3-rasm: Chap diagrammada lazer kuchiga nisbatan CW lazerining o'ziga xos energiyasi, o'ngdagi diagrammada lazerning ish aylanishiga nisbatan 1 kHz impulsning o'ziga xos energiyasi ko'rsatilgan.
Impulsli lazerning (ya'ni, yoqadigan va o'chiriladigan CW lazerining) maksimal quvvati 1800 Vtni tashkil qiladi va uning o'rtacha quvvati CW lazeri bilan deyarli bir xil, ammo grafikdan ko'rinib turibdiki, o'ziga xos energiya deyarli 2 ga teng. marta past. CW rejimiga nisbatan impulsli rejim. CW rejimi impulsli rejimga nisbatan ko'proq yo'qotishlarga ega bo'lib ko'rinadi, chunki uning lazer kuchi har doim eng yuqori nuqtada.
Biroq, lazerni tozalash uchun impulsli (ya'ni, uzluksiz to'lqin yoqilgan va o'chirilgan) yoki uzluksiz to'lqinli lazerdan foydalanish to'g'risida qaror qabul qilishda lazerning ishlash rejimi yagona e'tiborga olinmaydi. Skanerlash rejimi ham e'tiborga olinishi kerak bo'lgan yana bir muhim e'tibordir. Ta'sir qilish uchun lazer nurlari va qoplama o'rtasidagi o'zaro ta'sir qilish vaqti qisqa bo'lishi muhimdir
termal zarar minimaldir. Bunga yuqori intensivlikdagi qisqa impulslar yordamida yoki doimiy lazer va tez skanerlash tezligidan foydalanish orqali erishish mumkin.
Uzluksiz lazer quvvati odatda impulsli lazerlarga qaraganda kuchliroq, arzonroq va mustahkamroq ekanligini hisobga olsak, bu lazerni tozalash uchun yomon tanlov emas. Afsuski, an'anaviy ravishda lazerni tozalash uchun ishlatiladigan galvanometrli skanerlar ko'p kilovatli lazerlarga dosh bera olmaydi. Yuqori quvvatli lazerlar uchun ishlatiladigan galvanometr skanerlari ham juda og'ir va yuqori skanerlash tezligida ishlay olmaydi. Shuning uchun ko'pburchak skaneri deb ataladigan yangi turdagi skaner taklif qilindi, uning faqat bitta harakatlanuvchi qismi, ko'pburchak [Ref 3]. Ushbu ko'pburchakli skanerlar yuqori lazer quvvatlarini boshqarishga qodir va galvanometrli skanerlarga qaraganda uch baravar tezroq ekanligi isbotlangan. Oddiy aylanish tezligidan foydalangan holda, poligonli skanerlar sekundiga 50 metrdan ortiq sirtni skanerlash tezligini ishlab chiqishi mumkin. Ushbu yuqori skanerlash tezligi nurning ish yuzasi bilan o'zaro ta'sir qilish vaqtini qisqa bo'lishiga imkon beradi va juda yuqori lazer quvvatlaridan foydalanishga imkon beradi. Figuygon skaner.
Xulosa qilib aytadigan bo'lsak, lazerni tozalash uchun CW yoki impulsli lazerdan (ya'ni, CW yoki klassik qisqa impulsli lazerlar yoqiladi va o'chiriladi) foydalanishni tanlash bir nechta omillarga bog'liq, masalan, substrat turi, qoplamaning assimilyatsiya qilish qobiliyati va lazer narxi. Ko'pburchakli skaner va uzluksiz lazerning kombinatsiyasi tez skanerlash tezligini ishlab chiqaradi va klassik impulsli lazerlar mavjud bo'lmaganda e'tiborga olinadigan istiqbolli variantdir.
