Mikä on ero jatkuvan ja pulssin laserpuhdistuksen välillä?

Laserpuhdistusteknologia, tehokkaana ja ympäristöystävällisenä pinnanpuhdistusmenetelmänä, jaetaan pääasiassa jatkuvaan ja pulssin laserpuhdistukseen laserin erilaisista lähtömenetelmistä johtuen. Näiden kahden välillä on merkittäviä eroja toimintamekanismeissa, prosessiparametreissa, puhdistustuloksissa ja sovellusaloissa.
I. Toimintamekanismi
Jatkuva laserpuhdistus käyttää vakion voimakkuista laser säde, joka jatkuvasti kohdistuu työkappaleen pintaan. Puhdistusmekanismi perustuu pääasiassa lämpövaikutukseen. Kun epäpuhtaudet tai pinnoitteet absorboivat laserenergian, niiden lämpötila nousee jatkuvasti, ja ne poistuvat lopulta sulamalla, höyrystymällä tai lämpölaajenemisella. Lämpövaikutus pohjakerrokseen on suhteellisen jatkuva ja syvä.
Pulssilla toimiva laserpuhdistus käyttää jaksottaista korkean huipputehon laserpulsseja, joista jokaisella on erittäin lyhyt kesto (tyypillisesti nanosekunneissa, pikosekunneissa tai jopa femtosekunneissa). Puhdistusmekanismi yhdistää lämpövaikutukset ja mekaaniset vaikutukset. Epäpuhtaudet lämmitetään nopeasti, haihtuvat tai ionisoituvat erittäin lyhyessä ajassa, luoden voimakkaita iskuaaltoja. Nämä iskuaallot käyttävät voimaansa 'täräyttääkseen' epäpuhtaudet pois substraatin pinnalta. Koska vaikutuksen kesto on lyhyt, lämmöllä ei ole aikaa johtua laajalle substraattiin, joten lämmön aiheuttama vyöhyke on suhteellisen pieni.
II. Tärkeimmät prosessiparametrit
Jatkuvan laserpuhdistuksen perusparametrit ovat laserin teho (wattia, W) ja skannausnopeus. Tehon ja nopeuden yhdistelmällä voidaan säätää energian syöttöä yksikköalaa kohti (energiatiheys).
Pulssilla toimivan laserpuhdistuksen perusparametrit ovat paljon monimutkaisempia ja ne sisältävät pääasiassa:
Pulssin energia (joule, J): Yhden pulssin sisältämä energia.
Pulssin leveys (sekunteina, s): Yhden pulssin kesto, joka määrittää tehontiheyden.
Toistofrekvenssi (hertsit, Hz): Sekunnissa tuotettujen pulssien määrä, mikä vaikuttaa puhdistustehokkuuteen.
Tehotiheys (wattia neliösenttimetriä kohti, W/cm²): Se perustuu sekä pulssin energiaan että pulssin leveyteen ja on keskeinen tekijä mekaanisten vaikutusten syntymisessä.
III. Puhdistusvaikutus ja ominaisuudet
Puhdistustehokkuus: Samalla keskimääräisellä teholla jatkuva laser yleensä poistaa materiaalia nopeammin ja on siten tehokkaampi puhdistamaan kuin pulssilaser, jonka puhdistustehokkuutta rajoittaa toistofrekvenssi.
Lämmöntuotto: Jatkuva laser tarjoaa suuren ja jatkuvan lämpötehon substraatille, mikä aiheuttaa helposti substraatin lämpövaurioita, kuten sulamista, muodonmuutoksia ja mikrorakenteellisia muutoksia. Tämä riski on erityisen suuri lämmölle herkille materiaaleille. Pulsseilla toimivan laserin lämpövaikutusalue on pieni, mikä mahdollistaa "kylmän käsittelyn" ja tekee siitä sopivampi tarkkojen ja lämpöherkkien osien puhdistukseen.
Puhdistustarkkuus ja ohjattavuus: Säätämällä yksittäisten pulssejen energiaa ja määrää pulssilaserilla voidaan saavuttaa kontaminaatiokerroksen kerroskerrokselta tapahtuva poisto korkeammalla ohjaustarkkuudella ja helpommin valikoiva puhdistus ilman substraatin vahingoittamista. Jatkuvan laserin ohjaustarkkuus on suhteellisen alhaisempi.
Puhdistusmekanismin sovellusala: Jatkuva laser sopii paremmin saasteiden poistoon, joilla on suhteellisen heikko sitoutumisvoima emäkselle tai jotka voidaan tehokkaasti poistaa lämpövaikutusten kautta, kuten öljylikka, maali, kumi jne. Pulsseilla varustetun laserin mekaaninen iskutehokkuus on tehokkaampi tiukasti kiinnittyneiden hiukkasten (kuten pöly, metallihiukkaset), hapettuneiden kerrosten ja pienten hiukkasten poistossa.
Laitteiston kustannukset ja monimutkaisuus: Pulsseilla toimivat laserit, erityisesti erittäin lyhytpulssiset laserit, ovat yleensä teknisesti monimutkaisempia ja niiden valmistuskustannukset ovat korkeammat kuin saman keskimääräisen tehon omaavilla jatkuvilla lasereilla.
IV. Sovelluskohteet
Jatkuvan laserin puhdistus: Tätä menetelmää käytetään yleisesti laajamittaisissa, tehokkaissa makroskooppisissa puhdistustehtävissä, kuten aluksen rungon maalin poistossa, suurten teräsrakenteiden pinnan esikäsittelyssä ja renkaiden muottien puhdistuksessa jne. Sitä voidaan käyttää aloilla, joissa emäksen lämpövaurioille ei ole tiukkoja rajoituksia.
Pulssiohjattu laserpuhdistus: Käytetään laajasti korkean tarkkuuden ja alhaisen vaurioitumisen mikrokäsittelyssä ja puhdistuksessa, kuten elektronisten komponenttien puhdistuksessa, kulttuuriperinnön restauroinnissa, tarkkamuottien saastojen poistossa, hiukkasten poistossa puolijohdelevyjen pinnalta sekä ilmailu- ja avaruusteollisuuden keskeisten komponenttien huollossa.

Jatkuvatoiminen laserpuhdistus ja pulssiohjattu laserpuhdistus ovat kaksi eri fyysisiin mekanismeihin perustuvaa teknistä ratkaisua. Jatkuvatoiminen laser perustuu pääasiassa lämpövaikutukseen, ja sen etuja ovat tehokkuus ja suuralueinen puhdistus; pulssiohjattu laser yhdistää lämpö- ja mekaanisia vaikutuksia, ja sen keskeinen etu on korkea tarkkuus ja alhainen lämpövahinko. Käytännön sovelluksissa on harkittava kokonaisvaltaisesti tekijöitä, kuten puhdistettavan kohteen materiaaliluonne, saasteiden tyyppi, tarkkuusvaatimukset ja lämpövaikutuksille sietokyky, ja valittava sopiva tekniikka.