激光清洗技术的初步研究和应用_苏春洲

2026-09-19 00:33:42

　　科技资讯2013 NO.26SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION高 新 技 术3 科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION激光清洗技术是基于激光与物质相互作用的一项新型清洗技术,能达到清除物体表面污染物的目的。经过多年发展,激光清洗技术已发展出干式激光清洗法 [1～4] 、湿式激光清洗法 [5～7] 和激光等离子体冲击波法 [8～10] 等清洗方式。与其他清洗方法(化学清洗、超声波清洗等)相比,激光清洗技术具有以下优势 [11] :(1)无损情况下有效地清除基底表面微米量级污染物;(2)对基底不产生附加污染;(3)参数可控,可精确定位的精细清洗;(4)清洗效率高;(5)远距离清...

　　科技资讯2013 NO.26SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION高 新 技 术3 科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION激光清洗技术是基于激光与物质相互作用的一项新型清洗技术,能达到清除物体表面污染物的目的。经过多年发展,激光清洗技术已发展出干式激光清洗法 [1～4] 、湿式激光清洗法 [5～7] 和激光等离子体冲击波法 [8～10] 等清洗方式。与其他清洗方法(化学清洗、超声波清洗等)相比,激光清洗技术具有以下优势 [11] :(1)无损情况下有效地清除基底表面微米量级污染物;(2)对基底不产生附加污染;(3)参数可控,可精确定位的精细清洗;(4)清洗效率高;(5)远距离清洗,清洗难以到达的部位;(6) “绿色”环保等。目前在国外,激光清洗技术正在被广泛的研究和应用,从应用领域上可分为三 类[12～18] :(1)精 密 清 洗 ,例 如 ,电 子 线 路板、半导体元件、硅片;(2)清洗大型物体,例如,建筑物外墙、文物;(3)在线清洗,例如,模具、脱漆。而在国内,激光清洗技术的研究一直到近几年才开始进行,还处于理论研究和实验室阶段,未开展应用研究[19～28] 。本文主要介绍了激光清洗技术的基本原理,以及本单位项目组对该技术的初步研究和应用。1 基本原理激光具有强度高、能量密度大、聚焦性强、方向性好的特点,激光辐照待清洗物体表面至少可以产生三个方面的作用 [1～7] :(1)热膨胀效应,即利用基底与表面污染物对某一波长激光能量吸收系数的差别,使基底物质与表面污物吸收能量产生热膨胀,从而克服基底对污染物的吸附力而脱落;(2)分子的光分解或相变,即在瞬间使污垢分子或使人为涂上的辅助液膜汽化、分解、蒸发或爆沸,使表面污垢松散并随此作用脱离基底表面;(3)激光脉冲的振动,利用高频率的脉冲激光辐照待清洗表面 ,使 光 束 转 变 为 声 波 产 生 共 振 使 污 垢层或凝结物振动碎裂。基于上述作用,形成 了 干 式 激 光 清 洗 法 和 湿 式 激 光 清 洗法。随后又提出了激光等离子体冲击波清洗法 [8～10] 。该方法是利用激光击穿周围介质产生等离子体冲击波清除污染物,可避免波长选择问题,且不是利用激光对物体直接辐照,因此损伤几率小。下面就分别介绍这三种方法。1 . 1 干式激光清洗法干式激光清洗法的清洗机理为:脉冲激光直接照射待清洗物,基底表面污染物或 者 基 底 吸 收 激 光 温 度 升 高 ,发 生 热 膨胀,热膨胀使污染物或者基底振动,使污染物克服表面吸附力脱离基底表面。虽然热膨胀很小,但在很短的激光作用时间内会产生PG电子官网很大的脱离加速度。根据激光波长的选择,能产生有效清洗的类型有两种:一种如图1(a)所示,污染物对激光不吸收,基底对激光强吸收发生热膨胀作用;另一种如图1(b)所示,基底不吸收激光,污染物吸收激光发生热膨胀 [1～4] 。根据这两种清洗类型,在干式激光清洗之前PG电子官网,分析基底和污染物的特性对激光的吸收特性,选择一种基底和污染物对其吸收差别大的激光来进行清洗。1 . 2 湿式激光清洗法湿式激光清洗法的清洗机理为:在脉冲激光作用之前,人为地在待清洗物体表面涂覆一层液膜,液膜在激光照射下急剧受热,产生爆炸性气化,爆炸性冲击波使基底表面的污染物松散,并随冲击波反向离开物体表面,从而达到去污效果。根据激光波长的选择,能产生有效移除的类型有 三 种 :一 种 是 基 底 对 此 波 长 激 光 强 吸收,液 膜 不 吸 收 的 类 型,见图2(a);另 一 种是液膜对激光强吸收,基底不吸收型,见图2(b);第三种是液膜和基底对激光都吸激光清洗技术的初步研究和应用 ①苏春洲 栾晓雨 王海军 袁晓东 叶亚云*(中国工程物理研究院激光聚变研究中心 四川绵阳 621900)摘 要:激光清洗技术与其他清洗方法(化学清洗、超声波清洗等)相比,具有保证清洗对象无损、清洗效果好、精细、无污染等优点,正在被广泛的研究和应用。根据去除原理的不同,激光清洗技术被分类为干式激光清洗、湿式激光清洗和激光等离子体冲击波等方法。本文介绍了本单位项目组对激光清洗技术的初步研究和应用。关键词:激光技术 激光清洗 激光应用中图分类号:TN249 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)09(b)-0003-04The Preliminary Study and Application on Laser CleaningSu Chunzhou Luan Xiaoyu Wang Haijun Yuan Xiaodong Ye Yayun(Research Center of Laser Fusion, China Academy of Engineering Physics, Mianyang Sichuan,621900,China)Abstract:Compared the conventional cleaning methods(e.g.,chemistry cleaning,ultrasonic cleaning),laser cleaning is recognized ascleaning objects without damage,effectively,precise removal,avoiding pollution environments and it is widely studied and used.According to the different mechanisms,laser cleaning can be classified as dry laser cleaning,steam laser cleaning and laser plasmashockwave.The preliminary study and application on laser cleaning is introduced in the paper.Key Words:Laser Technique;Laser Cleaning;Laser Application①通讯作者:叶亚云(1986),女,硕士,助理研究员,从事激光清洗技术的研究;。(a)基底吸收,污染物不吸收 (b)污染物吸收,基底不吸收图 1 干式激光清洗示意图i.1672-3791.2013.26.002