Kakšna je razlika med neprekinjenim čiščenjem z laserjem in impulznim čiščenjem z laserjem?

Tehnologija čiščenja z laserjem, ki je učinkovit in okolju prijazen način površinskega čiščenja, se glede na različne metode izhodnega signala lasera razdeli predvsem na neprekinjeno in impulzno čiščenje z laserjem. Med obema obstajajo pomembne razlike v mehanizmih delovanja, procesnih parametrih, učinkih čiščenja in področjih uporabe.
I. Mehanski princip delovanja
Neprekinjeno čiščenje z laserjem uporablja žarek z nenehno izhodno močjo, ki neprestano osvetljuje površino dela. Njegov mehanizem čiščenja temelji predvsem na toplotnem učinku. Ko onesnaževala ali prevleke absorbirajo lasersko energijo, njihova temperatura nenehno narašča in so na koncu odstranjena s postopki, kot so taljenje, izparevanje ali toplotno raztezanje. Toplotni vpliv na podlago je relativno nenehen in globok.
Očiščevanje s pulznim laserjem uporablja periodičen izhod visokonapetostnih laserskih impulzov, pri čemer ima vsak impulz izjemno kratek trajanje (običajno v nanosekundah, pikosekundah ali celo femtosekundah). Mehansko čiščenje kombinira toplotne in mehanske učinke. Onesnaževala se hitro segrejejo, izparejo ali ionizirajo v zelo kratkem času, kar ustvari intenzivne udarne valove. Ti udarni valovi s svojo silo »zatreseta« onesnaževala stran od površine podlage. Zaradi kratkega trajanja delovanja toplota nima časa, da bi se širila po podlagi, zato je cona toplotnega vpliva relativno majhna.
II. Ključni parametri procesa
Osnovni parametri neprekinjenega laserskega čiščenja sta moč laserja (vati, W) in hitrost skeniranja. S prilagoditvijo moči in hitrosti lahko nadzorujemo vhod energije na enoto površine (gostoto energije).
Osnovni parametri pulznega laserskega čiščenja so veliko bolj zapleteni in vključujejo predvsem:
Pulsna energija (džul, J): Energija vsebovana v enem samem pulzu.
Širina pulza (sekunde, s): Trajanje enega samega pulza, ki določa gostoto moči.
Ponavljalna frekvenca (herc, Hz): Število izhodnih impulzov na sekundo, kar vpliva na učinkovitost čiščenja.
Gostota moči (vat na kvadratni centimeter, W/cm²): Določena je z energijo in širino pulza ter je ključni dejavnik pri ustvarjanju mehanskih učinkov.
III. Učinek in značilnosti čiščenja
Učinkovitost čiščenja: Pri isti povprečni moči neprekinjeni laser zaradi neprekinjenega izhoda energije ponavadi omogoča višjo hitrost odstranjevanja materiala in s tem višjo učinkovitost čiščenja. Učinkovitost čiščenja pulznega lasera je omejena s ponavljalno frekvenco.
Toplotni vpliv: Nenehni laser zagotavlja velik in nenehen toplotni vhod v podlago, kar lahko povzroči toplotno poškodbo podlage, kot so taljenje, deformacije in spremembe mikrostrukture. To tveganje je še posebej visoko pri materialih, ki so občutljivi na toploto. Območje toplotnega vpliva impulznega lasera je majhno, kar omogoča »hladno obdelavo« in je zato primernejše za čiščenje natančnih in toplotno občutljivih komponent.
Natančnost in nadzor čiščenja: Z nadzorom energije in količine posameznih impulzov lahko impulzni laser doseže odstranjevanje onesnaževalnega sloja plast za plasto, z višjo točnostjo nadzora in lažjim doseganjem izbirnega čiščenja brez poškodb podlage. Nadzorna natančnost nenehnega lasera je relativno nižja.
Področje uporabe čistilnega mehanizma: Zvezni laser je bolj primeren za odstranjevanje onesnaževal, ki imajo relativno šibek adhezivni učinek na podlago ali jih je mogoče učinkovito odstraniti s toplinskimi učinki, kot so npr. madeži olja, barve, guma itd. Mehanski udarni učinek impulznega lasera je učinkovitejši pri odstranjevanju trdno pritrjenih delcev (npr. prah, kovinski delci), oksidnih slojev in majhnih delcev.
Stroški opreme in stopnja zapletenosti: Impulzni laserji, zlasti ultrakratki impulzni laserji, imajo praviloma višjo tehnično zapletenost in višje proizvodne stroške v primerjavi s stalnimi laserji enake povprečne moči.
IV. Uporabni scenariji
Čiščenje z zveznim laserjem: Ta metoda se pogosto uporablja v obsežnih, visoko učinkovitih makroskopskih postopkih čiščenja, kot so odstranjevanje barve s trupa ladje, predobdelava površin velikih jeklenih konstrukcij ter čiščenje kalupov za pnevmatike itd. Uporabna je v področjih, kjer ni strogiht zahtev glede toplotne poškodbe podlage.
Impulzno lasersko čiščenje: Široko uporabljeno v področjih visoko natančnega in malo poškodbe povzročajočega mikroobdelovanja ter čiščenja, kot so čiščenje elektronskih komponent, obnova kulturne dediščine, dekontaminacija točnih modelov, odstranjevanje delcev s površine polprevodniških ploščic in vzdrževanje ključnih komponent v letalstvu in vesolju.

Neprekinjeno lasersko čiščenje in impulzno lasersko čiščenje sta dve tehnični poti, ki temeljita na različnih fizičnih mehanizmih. Neprekinjen laser se predvsem zanaša na toplotne učinke, z ugodnostmi, kot so visoka učinkovitost in čiščenje na velikih površinah; impulzni laser pa kombinira toplotne in mehanske učinke, pri čemer je glavna prednost visoka natančnost in majhna toplotna poškodba. Pri praktični uporabi je treba celostno upoštevati dejavnike, kot so lastnosti materiala, ki ga je treba očistiti, vrsta onesnaževal, zahteve po natančnosti ter toleranca na toplotne učinke, in izbrati ustrezno tehnologijo.