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
● Ikkilamchi chiqindilarni kamaytirish
● Boshqariladigan lazer parametrlaridan foydalanish tufayli 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.
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 qanday ta'sir qilishini tushunish kerak. Uzluksiz lazerning substrat tomonidan so'rilishi uning to'lqin uzunligiga bog'liq, to'lqin uzunligi qisqaroq bo'lib, odatda ko'proq yutilishga olib keladi. Klassik impulsli lazer uchun esa, boshqa tomondan, substratga LT kirib borish chuqurligi to'lqin uzunligiga bog'liq emas va buning o'rniga lazerning impuls kengligi tp va substratning diffuziya koeffitsienti D ga bog'liq bo'ladi, 1 tenglamada 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, bu erda ablasyon samaradorligi takrorlanish tezligining oshishi bilan ortadi.
1,07 mkm tolali lazer yordamida lazerning CW va impulsli ish rejimlarini o'rganish uchun tadqiqot o'tkazildi [Ref 2]. Ushbu tadqiqotda uzun kenglikdagi impulslarni ishlab chiqarish uchun bir xil CW 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 taglikdagi 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.
Impulsli lazer (ya'ni, yoqilgan va o'chirilgan CW lazer) maksimal quvvati 1800 Vt va o'rtacha quvvati CW lazeri bilan deyarli bir xil, ammo rasmdan ko'rinib turibdiki, o'ziga xos energiya deyarli 2 baravar past. . CW rejimiga qarshi impulsli rejim. CW rejimi impulsli rejimga qaraganda ko'proq yo'qotishlarga ega ko'rinadi, chunki lazer kuchi har doim eng yuqori qiymatda bo'ladi.
Biroq, lazerni tozalash uchun impulsli (ya'ni, uzluksiz to'lqinni yoqish va o'chirish) yoki uzluksiz to'lqinli lazerdan foydalanish to'g'risida qaror qabul qilishda lazerni ishlatish rejimi yagona e'tiborga olinmaydi. Skanerlash namunasi yana bir muhim e'tibordir. Termal shikastlanishning ta'siri minimal bo'lishi uchun lazer nurlari va qoplama o'rtasidagi o'zaro ta'sir vaqti qisqa bo'lishi muhimdir. 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, u faqat bitta harakatlanuvchi qismga ega, ko'pburchak [3-rasm]. Ushbu ko'pburchak skanerlari yuqori lazer quvvatlarini boshqarishga qodir va galvanometrli skanerlarga qaraganda uch barobar tezroq ekanligi ko'rsatilgan. 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 qisqa o'zaro ta'sir qilish vaqtini ta'minlaydi va juda yuqori lazer quvvatlaridan foydalanishga imkon beradi. 4-rasmda ko'pburchak skanerining dizayni ko'rsatilgan.
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 yutuvchanligi, va lazerning narxi. Ko'pburchakli skaner va uzluksiz lazerning kombinatsiyasi tez skanerlash tezligini ishlab chiqishi mumkin va klassik impulsli lazerlar mavjud bo'lmaganda ko'rib chiqilishi mumkin bo'lgan istiqbolli variantdir.
