Лазерная очистка

Понимание принципов и применения технологии лазерной очистки

Понимание принципов и применения технологии лазерной очистки | Лазеркитай

Откройте для себя революционный мир технологий лазерной очистки с помощью этого подробного руководства. Узнайте о принципах, типах и разнообразных применениях этого высокоточного метода очистки, который меняет отрасль.

Введение в Лазерная очистка Технологии

Появление технологии лазерной очистки представляет собой революционный скачок в области методов очистки. Этот инновационный метод использует высокую плотность энергии, точность и эффективную проводимость лазеров, предлагая явные преимущества перед традиционными методами очистки с точки зрения эффективности, точности и способности очищать определенные места. Одним из наиболее значительных преимуществ является отсутствие загрязнения окружающей среды, обычно связанного с химическими методами очистки, при этом не нанося ущерба основанию.

Принцип лазерной чистки

Понимание принципов и применения технологии лазерной очистки | Лазеркитай

Лазерная очистка предполагает удаление материалов с твердых (а иногда и жидких) поверхностей путем воздействия на них лазерного луча. При низкой плотности энергии лазера поглощенная лазерная энергия нагревает и испаряет или сублимирует материал. При высоких флюенсах материал часто превращается в плазму. Обычно под лазерной очисткой понимают применение импульсного лазера для удаления материала, но при достаточной интенсивности непрерывные лазерные лучи также могут аблировать материал. Эксимерные лазеры, работающие в глубоком ультрафиолете, в основном используются для фотоабляции с длиной волны около 200 нм. Глубина поглощения лазерной энергии и количество материала, удаляемого за один лазерный импульс, зависят от оптических свойств материала, а также от длины волны лазера и длительности импульса. На общую массу, удаляемую каждым импульсом, обычно называемую скоростью абляции, существенно влияют такие характеристики лазера, как скорость сканирования луча и перекрытие линий сканирования.

Виды технологий лазерной очистки

  • Сухая лазерная очистка: этот метод включает прямое импульсное лазерное облучение заготовки, в результате чего подложка или поверхностные загрязнения поглощают энергию и повышают температуру, что приводит к тепловому расширению или вибрации подложки, что приводит к их разделению. Это может произойти двумя способами: либо поверхностные загрязнения расширяются при лазерном поглощении, либо подложка вибрирует из-за лазерно-индуцированного тепла.
  • Влажная лазерная очистка: перед импульсным лазерным облучением на поверхность заготовки наносится жидкая пленка. Быстрое повышение температуры жидкой пленки под воздействием лазера приводит к ее испарению, создавая ударную волну, которая воздействует на частицы загрязнений и выбивает их из подложки. Этот метод требует, чтобы подложка и жидкая пленка не вступали в реакцию, что ограничивает диапазон применимых материалов.
  • Очистка ударной волной плазмы, индуцированной лазером: Сферическая плазменная ударная волна генерируется, когда лазерный луч ионизирует воздух во время облучения. Ударная волна воздействует на очищаемую поверхность заготовки, высвобождая энергию, которая удаляет загрязнения, не затрагивая подложку. Этот метод позволяет очищать частицы загрязнений диаметром до десятков нанометров и не ограничен длиной волны лазера.

Физические принципы плазменной очистки можно резюмировать следующим образом:

  1.  Лазерный луч, излучаемый лазером, поглощается слоем загрязнений на обрабатываемой поверхности.
  2.  Поглощение высокой энергии создает быстро расширяющуюся плазму (сильно ионизированный нестабильный газ), генерирующую ударную волну.
  3.  Ударная волна фрагментирует загрязнения, которые затем выбрасываются.
  4.  Ширина импульса света должна быть достаточно короткой, чтобы избежать накопления тепла, которое может повредить обрабатываемую поверхность.
    д) Эксперименты показывают, что при наличии оксидов на поверхности металла на границе раздела металлов образуется плазма.

Плазма генерируется только тогда, когда плотность энергии превышает порог, который зависит от удаляемого слоя загрязнения или оксида. Этот пороговый эффект важен для эффективной очистки, обеспечивая при этом безопасность материала подложки. Существует второй порог образования плазмы; превышение этого значения может привести к повреждению подложки. Чтобы обеспечить эффективную очистку без вреда для подложки, параметры лазера необходимо настроить так, чтобы плотность энергии импульса находилась строго между двумя порогами.

Первоначально эти три типа технологий лазерной очистки были разработаны для очистки микроскопических частиц от полупроводниковых пластин и появились вместе с развитием полупроводниковых технологий. Однако с тех пор лазерная очистка применяется и в других областях, таких как очистка форм для шин, удаление краски с обшивки самолетов и восстановление поверхностей культурных реликвий.

Применение технологии лазерной очистки

Понимание принципов и применения технологии лазерной очистки | Лазеркитай

Полупроводниковая область

Очистка полупроводниковых пластин и оптических подложек включает в себя аналогичные процессы: придание исходному материалу формы путем резки, шлифования и других методов. Во время этих процессов попадают твердые загрязняющие вещества, которые трудно удалить и которые создают серьезный риск повторного загрязнения. Загрязнения на поверхности полупроводниковых пластин могут повлиять на качество печати печатных плат и сократить срок службы полупроводниковых чипов. Загрязнения на оптических подложках могут повлиять на качество оптических устройств и покрытий, что потенциально может привести к неравномерному распределению энергии и сокращению срока службы.

Поскольку сухая лазерная очистка может легко повредить подложку, ее использование для очистки полупроводниковых пластин и оптических подложек ограничено. В этой области более успешно применяются мокрая лазерная очистка и очистка ударно-волновой лазерной индуцированной плазмой.

Металлическое поле материала

Очистка поверхностей металлических материалов включает в себя загрязнения макроскопического диапазона, в отличие от микроскопических загрязнений, обнаруженных на полупроводниковых пластинах и оптических подложках. Загрязнения на металлических поверхностях обычно включают оксидные слои (ржавчина), слои краски, покрытия и другие адгезии, которые могут быть органическими (краска, покрытия) или неорганическими (ржавчина).

Очистка металлических поверхностей от загрязнений в основном служит для подготовки к последующей обработке или использованию. Например, перед сваркой деталей из титановых сплавов необходимо удалить оксидный слой толщиной около 10 мкм, а при капитальном ремонте самолета — снять с обшивки первоначальный слой краски для перекраски. Регулярная очистка форм для резиновых шин от прилипших частиц резины также необходима для поддержания чистоты поверхности, что обеспечивает качество производимых шин и срок службы форм. Поскольку порог повреждения металлических материалов выше, чем порог лазерной очистки их поверхностных загрязнений, выбор машины для лазерной очистки соответствующей мощности может привести к хорошим результатам, и это успешно применяется в различных областях.

Технология лазерной очистки — это передовая технология с широкими перспективами исследований и применения в таких высокотехнологичных областях, как аэрокосмическая промышленность, военная техника и электроника. Его применение расширяется благодаря его эффективности, экологичности и эффективным результатам очистки. Технология хорошо зарекомендовала себя не только удаление краски и удаление ржавчины, но в последние годы сообщалось также об очистке оксидных слоев на металлических проволоках. Расширение текущих применений и исследование новых месторождений закладывают основу для развития технологий лазерной очистки. Продолжается разработка и диверсификация нового оборудования для лазерной очистки, в том числе машин, предназначенных для различных применений и предназначенных для конкретных целей. Будущая интеграция с промышленными роботами для достижения полностью автоматизированной лазерной очистки также является многообещающим направлением.

Тенденции развития технологий лазерной очистки

  • Укрепление теоретических исследований в области лазерной очистки для руководства ее применением. Обзор обширной литературы показывает, что не существует зрелой теоретической системы, поддерживающей технологию лазерной очистки, причем большинство исследований носят экспериментальный характер. Создание теоретической системы имеет основополагающее значение для дальнейшего развития технологии лазерной очистки.
  • Расширение применения в существующих областях и исследование новых. Технология лазерной очистки уже достигла зрелости в таких приложениях, как удаление краски и ржавчины, а в недавних отчетах подчеркивается ее использование для очистки оксидных слоев на металлических проволоках. Рост применения как в существующих, так и в новых областях является благодатной почвой для развития технологии.
  • Разработка новых машин лазерной очистки. Будущее оборудование, вероятно, будет диверсифицировано: некоторые машины будут охватывать несколько применений, например, одна машина сможет одновременно удалять краску и ржавчину, а другие будут предназначены для конкретных задач, возможно, потребуя специальных приспособлений или оптоволокна для очистки загрязнений в небольших помещениях. Сотрудничество с промышленными роботами для достижения полностью автоматизированной лазерной очистки — еще одно популярное направление применения.

Заключение

Технология лазерной очистки, представленная машиной для лазерной очистки, является ярким примером современных инноваций, предлагая ряд преимуществ, с которыми не могут сравниться традиционные методы очистки. Благодаря постоянной разработке нового оборудования для лазерной очистки и расширению его применения в новых секторах будущее процессов очистки выглядит светлым. Как ЛАЗЕРЧИНА инженеры продолжают быть пионерами в этой области, мы можем ожидать, что лазерная очистка станет основным продуктом в высокоточных отраслях промышленности, устанавливая новый стандарт чистоты, эффективности и экологической ответственности.

КОНТАКТ ПО ЛАЗЕРНЫМ РЕШЕНИЯМ

Благодаря более чем двадцатилетнему опыту работы в области лазеров и обширному ассортименту продукции, включающему отдельные компоненты и комплектные машины, мы станем вашим лучшим партнером для удовлетворения всех ваших требований, связанных с лазерами.

Похожие сообщения

Оставьте комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован. Обязательные поля помечены * *