激光清洗技术及应用

2026-03-14 21:10:56

　　激光清洗技术及应用张银江( 华北光电技术研究所, 北京 100015)摘 要介绍了激光清洗的两种机理. 一是基体与污物对某一波长的激光吸收系数差别很大,或两者溶、沸点相差悬殊, 污物吸收激光能量后汽化挥发, 或受热膨胀脱离 基体表面; 二是基体与污物性能差异不大, 在高能量密度、高频率的脉冲激光作用 下, 污物层内 产生分裂应力 而与基体脱离 . 同时介绍了一些激光清洗技术的应用 .关键词 激光 激光清洗污染中图分类号 TN249    文献标识码 A 激光清洗是一种新的工业清洗技术, 它利用激光的高单色、高定向、 高亮度PG电子官方平台入口, 不同激...

　　激光清洗技术及应用张银江( 华北光电技术研究所, 北京 100015)摘 要介绍了激光清洗的两种机理. 一是基体与污物对某一波长的激光吸收系数差别很大,或两者溶、沸点相差悬殊, 污物吸收激光能量后汽化挥发, 或受热膨胀脱离 基体表面; 二是基体与污物性能差异不大, 在高能量密度、高频率的脉冲激光作用 下, 污物层内 产生分裂应力 而与基体脱离 . 同时介绍了一些激光清洗技术的应用 .关键词 激光 激光清洗PG电子官方平台入口污染中图分类号 TN249    文献标识码 A 激光清洗是一种新的工业清洗技术, 它利用激光的高单色、高定向、 高亮度, 不同激光器产生不同波长的激光可供选择, 以及应用调 Q 技术、 锁模技术, 可获得窄而高峰值功率的激光脉冲等特性, 来去除固体或液体表面的污染物. 由于激光与被清洁表面无接触, 不仅能高速有效地去除表面污染, 而且不会损伤被清洁表面的性能. 它具有效率高、 机动灵活、容易实现自 动化等优点.激光清洗可以有效地去除基体表面无机和有机的污染物, 不产生有毒气体和噪音, 对人体和环境无害. 适合于去除各种金属、半导体晶片、 陶瓷、 磁性材料、塑料和光学部件等材料的表面污染层. 设备容易装配, 操作方便, 并且可以远距离通过工业电视进行实时监视, 或者通过固体表面反射测量系统来控制清洗效果.1 激光清洗机理激光清洗机理大致可分为两大类: 一是利用清洁基体与污染物对某一特定波长的激光吸收系数差别很大, 或者两者溶、 沸点温度有一定差距, 污物吸收激光能量后, 或汽化挥发, 或瞬间受热膨胀并被蒸汽带离基体表面, 从而达到清洗的目的. 对于此类激光清洗, 激光波长的选择和激光能量的控制是影响清洗效果的关键.另一类是基体材料与覆着其上的污染层的特性差异不大, 多采用高能量密度、高重复频率的脉冲激光. 污染层在激光脉冲作用下迅速升温到较高的峰值温度, 而基体表面温度较低, 在污染层中形成很大的温度梯度, 随后的冷却过程中产生强分裂应力, 当这个分裂应力大于污物与基体材料表面的亲合力时, 便使得污物与基体材料表面脱离, 再被真空泵吸走, 而基体不受损伤.为了 不损伤基体表面的性能, 要求在激光脉冲作用下, 污染层升温到溶化, 甚至于汽化的过程中,基体材料表面温度无变化, 或者升温不足以导致相变的温度. 有实 验表明[1], 用波 长为 248 nm, 脉宽23 ns的 KrF 准分子激光作用于铝金属表面, 激光能量密度为 100 mJ/cm2时, 在一个激光脉冲作用下材料表面升温峰值为 187 , 表面下 0. 5 m 处最高峰值温度约是 105 , 而 3 m 深处温度没变化. 并且在激光作用约 300 ns 时间后, 表面温度又冷却到室温. 即使在 300 mJ/cm2的激光能量密度作用下, 表面的峰值温度也仅是 470 , 远远低于铝金属的熔点. 由于激光作用时间很短( 几十纳秒) , 材料表层温度变化很快, 深度较小, 故控制好激光工艺参数, 就不会影响底层基体材料表面的性能.根据材料吸收热量与光波长的关系, 不同基体材料和污染物, 需采用不同波长的激光和激光工艺参数. 激光清洗采用的激光有波长 248 nm 的 KrF准分子激光; 波长 308 nm 的 XeCl 准分子激光; 波长收稿日 期: 1999- 04- 26作者简介: 张银江( 1972- ) , 男, 助工, 1995 年毕业于南京理工大学, 现从事激光加工工艺的研究.第 15 卷第 4 期1999 年 8 月化 学 清洗CHEMICALCLEANINGVo1. 15 No. 4Aug. 1999