Jaký je rozdíl mezi nepřetržitým čištěním laserem a pulzním čištěním laserem?

Laserová technologie čištění, jako efektivní a ekologická metoda povrchového čištění, se dělí hlavně podle způsobu výstupu laseru na kontinuální a pulzní laserové čištění. Mezi oběma metodami existují významné rozdíly v mechanismech působení, procesních parametrech, účinnosti čištění a aplikačních oblastech.
I. Mechanismus působení
Kontinuální laserové čištění využívá laserový paprsek s konstantní výstupní silou, který nepřetržitě ozařuje povrch obrobku. Mechanismus čištění spočívá především v tepelném efektu. Při absorpci laserové energie nečistotami nebo povlaky stoupá jejich teplota, dokud nejsou odstraněny tavením, sublimací nebo tepelnou expanzí. Tepelný dopad na podklad je relativně kontinuální a hluboký.
Pulzní laserové čištění využívá periodický výstup laserových impulsů s vysokou špičkovou výkoností, přičemž každý impuls má extrémně krátkou dobu trvání (obvykle v nanosekundách, pikosekundách nebo dokonce femtosekundách). Mechanismus čištění kombinuje tepelné a mechanické účinky. Nečistoty jsou rychle zahřívány, odpařovány nebo ionizovány během velmi krátké doby, čímž vznikají intenzivní rázové vlny. Tyto rázové vlny svou silou „roztřesou“ nečistoty z povrchu substrátu. Díky krátké době trvání procesu nemá teplo čas se do substrátu výrazně šířit, takže tepelně ovlivněná zóna zůstává relativně malá.
II. Klíčové procesní parametry
Základními parametry nepřetržitého laserového čištění jsou laserový výkon (watt, W) a rychlost skenování. Přizpůsobením výkonu a rychlosti lze řídit množství energie dodané na jednotku plochy (hustota energie).
Hlavní parametry pulzního laserového čištění jsou mnohem složitější a zahrnují především:
Pulzní energie (joule, J): Energie obsažená v jediném pulzu.
Délka pulzu (sekundy, s): Doba trvání jednoho pulzu, která určuje hustotu výkonu.
Opakovaná frekvence (Hertz, Hz): Počet vydaných pulzů za sekundu, což ovlivňuje účinnost čištění.
Hustota výkonu (watt na čtvereční centimetr, W/cm²): Určena pulzní energií a délkou pulzu a je klíčovým faktorem pro vytváření mechanických účinků.
III. Účinek a charakteristiky čištění
Účinnost čištění: Při stejném průměrném výkonu spojitý laser díky nepřetržitému výstupu energie obvykle dosahuje vyšší rychlosti odstraňování materiálu a tím i vyšší účinnosti čištění. Účinnost pulzního laseru je omezena opakovací frekvencí.
Tepelný dopad: Nepřetržitý laser dodává podkladu velký a nepřetržitý tepelný vstup, což může snadno způsobit tepelné poškození podkladu, jako je tání, deformace a změny mikrostruktury. Toto riziko je obzvláště vysoké u materiálů citlivých na teplo. Oblast tepelného působení pulzního laseru je malá, což umožňuje „studené zpracování“ a činí jej vhodnějším pro čištění přesných a teplem citlivých součástí.
Přesnost a řiditelnost čištění: Řízením energie a množství jednotlivých pulsů může pulzní laser dosáhnout postupného odstraňování kontaminační vrstvy vrstvu po vrstvě, s vyšší přesností řízení a snadnějším dosažením selektivního čištění bez poškození podkladu. Přesnost řízení nepřetržitého laseru je relativně nižší.
Rozsah použití čisticího mechanismu: Spojité lasery jsou vhodnější pro odstraňování nečistot s relativně slabým přilnavostním účinkem k podkladu, nebo těch, které lze efektivně odstranit tepelnými účinky, jako jsou olejové skvrny, barvy, pryž atd. Mechanický nárazový efekt pulzních laserů je účinnější pro odstraňování pevně přichycených částic (např. prachu, kovových částic), oxidových vrstev a mikroskopických částic.
Náklady na zařízení a jeho složitost: Pulzní lasery, zejména ultra-krátké pulzní lasery, obecně vykazují vyšší technickou složitost a výrobní náklady ve srovnání se spojitými lasery stejné průměrného výkonu.
IV. Aplikační scénáře
Čištění spojitým laserem: Tato metoda se běžně používá v rozsáhlých, vysoce efektivních makroskopických čisticích aplikacích, např. odstranění nátěru z trupu lodí, předúprava povrchů velkých ocelových konstrukcí nebo čištění forma na pneumatiky. Je vhodná pro oblasti, kde nejsou přísné požadavky na tepelné poškození podkladu.
Impulsní laserové čištění: Široce využívané v oblastech vysoce přesného a nízkopoškozujícího mikro-zpracování a čištění, například čištění elektronických součástek, restaurování kulturních památek, odstraňování kontaminace z přesných forem, odstraňování částic z povrchu polovodičových waferů a údržba klíčových komponent v leteckém a kosmickém průmyslu.

Nepřetržité laserové čištění a impulsní laserové čištění jsou dvě technické cesty založené na různých fyzikálních mechanismech. Nepřetržitý laser primárně využívá tepelné efekty, s výhodami jako vysoká účinnost a čištění velkých ploch; impulsní laser kombinuje tepelné a mechanické efekty, jeho hlavní výhodou je vysoká přesnost a nízké tepelné poškození. V praktickém použití je třeba komplexně zohlednit faktory jako jsou vlastnosti materiálu čištěného objektu, typ nečistot, požadavky na přesnost a odolnost vůči tepelným účinkům a vybrat odpovídající technologii.