La tecnologia di pulizia laser è un'applicazione di successo della tecnologia laser nel campo dell'ingegneria. Il suo principio di base è quello di utilizzare l'elevata densità di energia del laser per interagire con i contaminanti attaccati alla base del pezzo in lavorazione per provocare espansione termica istantanea, fusione, volatilizzazione del gas, ecc. I contaminanti vengono separati dalla base del pezzo in lavorazione. La tecnologia di pulizia laser ha le caratteristiche di alta efficienza, protezione ambientale e risparmio energetico ed è stata utilizzata con successo nella pulizia degli stampi dei pneumatici, nella rimozione della vernice della carrozzeria degli aerei, nel restauro di reperti culturali e in altri campi.
La tecnologia di pulizia tradizionale comprende la pulizia per attrito meccanico (sabbiatura, pulizia con pistola ad acqua ad alta pressione, ecc.), pulizia contro la corrosione chimica, pulizia ad ultrasuoni, pulizia con ghiaccio secco, ecc. Queste tecnologie di pulizia sono state ampiamente utilizzate in tutti gli ambiti della vita, come la sabbiatura attraverso la scelta di abrasivi di diversa durezza è possibile pulire punti di ricamo metallici, sbavature sulla superficie metallica, rivestimento conforme sulla superficie del circuito, ecc. La tecnologia di pulizia dalla corrosione chimica è ampiamente utilizzata nella pulizia delle incrostazioni di olio superficiale delle apparecchiature, nella pulizia delle incrostazioni di caldaie, nella pulizia degli oleodotti e altri campi. Sebbene queste tecnologie di pulizia siano state sviluppate e maturate, ci sono ancora alcuni problemi, come la pulizia con sabbiatura che può facilmente causare danni alla superficie trattata, la pulizia chimica contro la corrosione causerà inquinamento ambientale e un trattamento improprio porterà alla pulizia della corrosione superficiale.
L'emergere della tecnologia di pulizia laser è una rivoluzione nella tecnologia di pulizia. La tecnologia di pulizia laser sfrutta i vantaggi del laser quali alta densità di energia, alta precisione e trasmissione efficiente. Rispetto alla tecnologia di pulizia tradizionale, presenta evidenti vantaggi in termini di efficienza di pulizia, precisione di pulizia, posizione di pulizia, ecc. E può evitare efficacemente i problemi causati dalle tecnologie di pulizia come la pulizia dalla corrosione chimica. inquinamento ambientale e non causerà danni al substrato.
Principio della pulizia laser
Allora, cos’è la pulizia laser? La pulizia laser è il processo di rimozione di materiale da superfici solide (o talvolta liquide) attraverso l'esposizione a un raggio laser. A bassa fluenza laser, il materiale viene riscaldato dall'energia laser assorbita ed evapora o sublima. Ad alta fluenza laser, il materiale viene spesso convertito in plasma. In genere, la pulizia laser prevede la rimozione del materiale con un laser pulsato, ma se l'intensità del laser è sufficientemente elevata, è possibile utilizzare un raggio laser a onda continua per ablare il materiale. I laser ad eccimeri ultravioletti profondi vengono utilizzati principalmente per la fotoablazione. La lunghezza d'onda del laser utilizzata per la fotoablazione è di circa 200 nm. La profondità alla quale l'energia laser viene assorbita e la quantità di materiale rimosso da un singolo impulso laser dipende dalle proprietà ottiche del materiale, nonché dalla lunghezza d'onda del laser e dalla lunghezza dell'impulso. La massa totale ablatata dal target per impulso laser viene spesso definita velocità di ablazione. Le caratteristiche della radiazione laser come il raggio laser, la velocità di scansione e la copertura della linea di scansione possono influenzare in modo significativo il processo di ablazione.
Applicazione della tecnologia di pulizia laser
(1) Campo dei semiconduttori
I wafer semiconduttori e i substrati ottici hanno lo stesso processo nel processo di lavorazione, ovvero la materia prima viene lavorata nella forma richiesta sotto forma di taglio, macinazione, ecc. In questo processo vengono introdotti inquinanti particolati, che sono difficili da rimuovere e l’inquinamento ripetuto è un problema serio. I contaminanti sulla superficie dei wafer semiconduttori influiscono sulla qualità della stampa del circuito, riducendo così la durata dei chip semiconduttori. I contaminanti sulla superficie del substrato ottico influenzeranno la qualità del dispositivo ottico e del rivestimento, il che potrebbe portare a un'energia non uniforme e ridurne la durata. Poiché il lavaggio a secco con laser può causare facilmente danni alla superficie del substrato, questo metodo di pulizia viene utilizzato raramente nella pulizia di wafer di semiconduttori e substrati ottici, mentre la pulizia a umido con laser e la pulizia con onde d'urto laser-plasma hanno applicazioni di maggior successo in questo campo. Alcuni ricercatori hanno studiato la deposizione di smalto speciale a livello di micron sulla superficie del substrato ottico ultra liscio come una pellicola dielettrica, quindi hanno utilizzato il laser pulsato per pulirlo e l'effetto pulente è stato buono. Sebbene le particelle di impurità per unità di area siano aumentate, la dimensione delle particelle di impurità e l'area di copertura sono entrambe diminuite in modo significativo. Questo metodo può pulire efficacemente le particelle inquinanti a livello di micron sulla superficie del substrato ottico ultra liscio.
(2) Campo dei materiali metallici
Rispetto alla pulizia dei wafer semiconduttori e dei substrati ottici, la pulizia dei contaminanti sulla superficie dei materiali metallici appartiene alla macrocategoria. Gli inquinanti sulla superficie dei materiali metallici sono principalmente lo strato di ossido (strato di ruggine), lo strato di vernice, il rivestimento, altri accessori, ecc. A seconda del tipo di inquinanti, possono essere suddivisi in inquinanti organici (come strato di vernice, rivestimento) e inquinanti inorganici (come strato di ruggine). La pulizia degli inquinanti sulla superficie dei materiali metallici serve principalmente a soddisfare i requisiti di successiva lavorazione o utilizzo. Ad esempio, lo strato di ossido spesso circa 10μm sulla superficie delle parti in lega di titanio deve essere rimosso prima della saldatura, mentre il rivestimento di vernice originale sulla superficie della pelle deve essere rimosso durante la revisione dell’aereo per facilitare la nuova spruzzatura. Lo stampo per pneumatici in gomma deve essere pulito regolarmente per garantire la pulizia della superficie e garantire la qualità della produzione e la durata dello stampo. La soglia di danno dei materiali metallici è superiore alla soglia di pulizia laser dei relativi inquinanti superficiali e un migliore effetto di pulizia può essere ottenuto selezionando la giusta potenza laser, che è stata matura in alcuni campi.
(3)Campo delle reliquie culturali
A causa della loro lunga storia, le reliquie culturali in metallo e le reliquie culturali in pietra avranno contaminanti come polvere e macchie di inchiostro sulle loro superfici. Questi contaminanti devono essere puliti per ripristinare le reliquie culturali. Quando la carta, ad esempio per calligrafia e pittura, viene conservata in modo improprio, la muffa crescerà sulla superficie e formerà la placca. Queste targhe compromettono gravemente l'aspetto originale della carta, soprattutto per la carta di alto valore culturale o storico, compromettendone l'apprezzamento e la protezione. Alcuni ricercatori hanno studiato la fattibilità della pulizia laser UV delle placche di muffa sulla carta di riso. I risultati del test hanno mostrato che utilizzando un laser con una densità di energia di 3,2 J/mm2 per scansionare placche sottili è possibile rimuovere le placche sottili una volta e scansionare due volte per rimuovere le placche. Pulito, ma se l'energia laser utilizzata è troppo elevata, danneggerà la carta di riso rimuovendo la placca.
Perorazione
La tecnologia di pulizia laser è una tecnologia relativamente avanzata, che ha ampie prospettive di ricerca e applicazione nel settore aerospaziale, delle attrezzature militari, dell'elettronica e in altri campi avanzati. Allo stato attuale, la tecnologia di pulizia laser è matura in alcuni campi, grazie alla sua alta efficienza, rispetto dell'ambiente, buon effetto pulente e altre caratteristiche, anche il suo campo di applicazione si sta gradualmente espandendo. Lo sviluppo della tecnologia di pulizia laser non è stato maturo solo nel campo della rimozione della vernice, della ruggine e in altre applicazioni, ma negli ultimi anni sono stati segnalati anche l'uso del laser per pulire lo strato di ossido sulla superficie del filo. L'espansione e l'applicazione dei campi esistenti e di nuovi campi sono la base per lo sviluppo della tecnologia di pulizia laser. La ricerca e lo sviluppo di nuove apparecchiature per la pulizia laser e lo sviluppo di nuove apparecchiature per la pulizia laser saranno differenziati e svilupperanno una varietà di funzioni. In futuro, la pulizia laser completamente automatica potrà essere ottenuta anche collaborando con robot industriali.
Guosheng Laser, in qualità di produttore di trasduttori di frequenza, si impegna a fornire ai clienti soluzioni di pulizia di alta qualità, standard elevati e ad alta efficienza, insieme a un servizio completo. Se sei interessato a saperne di più su Frequency Transducer e sulle sue applicazioni, non esitare a contattarci all'indirizzo bob@gshenglaser.com.