Lazer təmizləmə texnologiyasımühəndislik sahəsində lazer texnologiyasının uğurlu tətbiqidir. Onun əsas prinsipi lazer şüaları ilə iş parçasının substratlarına yapışan çirkləndiricilər arasında qarşılıqlı təsir yaratmaq üçün lazerlərin yüksək enerji sıxlığından istifadə edir. Çirkləndiricilər substratlardan ani istilik genişlənməsi, əriməsi, qazın buxarlanması və digər mexanizmlər vasitəsilə ayrılır. Yüksək səmərəlilik, ətraf mühitə uyğunluq və enerjiyə qənaət ilə öyünən lazer təmizləmə texnologiyası təkər qəliblərinin təmizlənməsi, təyyarə kuzov boyalarının təmizlənməsi, mədəni qalıqların bərpası və digər sahələrdə uğurla tətbiq edilmişdir.
Ənənəvi təmizləmə texnologiyalarına mexaniki sürtünmə təmizlənməsi (qumlama, yüksək təzyiqli su şırnaqlı təmizləmə və s.), kimyəvi korroziya təmizlənməsi, ultrasəs təmizləmə, quru buz təmizlənməsi və daha çox şey daxildir. Bu texnologiyalar sənaye sahələrində geniş istifadə olunur. Məsələn, qumlama müxtəlif sərtlikli aşındırıcılar seçərək metal pas ləkələrini, səth qabarıqlıqlarını və dövrə lövhələrindəki konformal örtükləri təmizləyə bilər. Kimyəvi korroziya təmizlənməsi avadanlıq səthindəki yağ ərpinin təmizlənməsi, qazan ərpinin təmizlənməsi və neft boru kəmərinin tıxanıqlığının açılması üçün geniş tətbiq olunur. Yetkin olsa da, ənənəvi metodların nəzərəçarpacaq çatışmazlıqları var: qumlama təmizlənmiş səthlərə asanlıqla zərər verir və kimyəvi korroziya təmizlənməsi ətraf mühitin çirklənməsinə səbəb olur və düzgün istifadə edilmədikdə substratları korroziyaya uğrada bilər. Lazer təmizlənməsinin ortaya çıxması təmizləmə texnologiyasında inqilab əlamətidir. Lazerlərin yüksək enerji sıxlığından, dəqiqliyindən və səmərəli ötürülməsindən istifadə edən lazer təmizlənməsi təmizləmə səmərəliliyi, dəqiqliyi və yerləşdirilməsi baxımından ənənəvi metodlardan daha üstündür. Kimyəvi təmizləmədən ətraf mühitin çirklənməsini aradan qaldırır və substratlara heç bir zərər vermir.
Lazer Təmizləmə Prinsipləri
Lazer təmizlənməsi nədir? Bu, lazer şüası ilə bərk (və ya bəzən maye) səthlərdən materialların təmizlənməsi prosesinə aiddir. Aşağı lazer axınında udulan lazer enerjisi materialları qızdırır və buxarlanmaya və ya sublimasiyaya səbəb olur. Yüksək lazer axınında materiallar adətən plazmaya çevrilir. Lazer təmizlənməsi adətən materialın təmizlənməsi üçün impulslu lazerlərdən istifadə edir, baxmayaraq ki, davamlı dalğalı lazer şüaları materialları kifayət qədər intensivlikdə ablasiya edə bilər. Dalğa uzunluğu təxminən 200 nm olan dərin ultrabənövşəyi eksimer lazerlər əsasən fotoablasiya üçün istifadə olunur.
Dərinliyilazer enerjisiAbsorbsiya və hər impulsda çıxarılan material miqdarı materialın optik xüsusiyyətlərindən, eləcə də lazer dalğa uzunluğundan və impuls müddətindən asılıdır. Hər impulsda hədəfdən ablasiya edilən ümumi kütlə ablasiya sürəti kimi müəyyən edilir. Skan sürəti və xəttin əhatə dairəsi kimi lazer şüalanmasının xüsusiyyətləri ablasiya prosesinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir.
Lazer Təmizləmə Texnologiyasının Növləri
1) Lazerlə quru təmizləmə
Lazer quru təmizləmə daxildirİş parçalarının birbaşa impulslu lazer şüalanması. Çirkləndiricilər və ya substratlar lazer enerjisini udur, temperaturlarını artırır və çirkləndiriciləri substratlardan ayıran istilik genişlənməsinə və ya substratın istilik vibrasiyasına səbəb olur. Bu, iki ssenaridə baş verir: ya səth çirkləndiriciləri lazer enerjisini udur və genişlənir, ya da substratlar enerjini udur və istiliklə titrəyir.
1969-cu ildə SM Bedair və digərləri ənənəvi səth emalının (istilik emalı, kimyəvi korroziya, qumlama) bütün məhdudiyyətlərinin olduğunu aşkar etdilər. Onlar müşahidə etdilər ki, fokuslanmış lazerlərin yüksək enerji sıxlığı səth materiallarını substratlara zərər vermədən buxarlandıra bilər. Təcrübələr təsdiqlədi ki, 30 MVt/sm² güc sıxlığına malik Q-keçidli yaqut lazer silikon səthlərdən çirkləndiriciləri substrata zərər vermədən təmizləyə bilər və bu da lazer quru təmizləməsinin ilk tətbiqi oldu.
Ümumi təmizləmə sürəti, aşağıda göstərildiyi kimi, film qalıqlarının ayrılma sürəti ilə ifadə edilə bilər:
(Düstur: ε—lazer impuls enerji indeksi; h—çirkləndirici təbəqə qalınlığı indeksi; E—təbəqə elastiklik modulu indeksi)
2) Lazerlə yaş təmizləmə
İmpulslu lazer şüalanmasından əvvəl, iş parçasının səthinə maye təbəqə əvvəlcədən örtülür. Lazer enerjisi təbəqəni sürətlə qızdırır və buxarlandırır, çirkləndirici hissəcikləri substratdan ayıran ani şok dalğası yaradır. Bu üsul substrat və maye təbəqə arasında heç bir kimyəvi reaksiya tələb etmir və bu da onun tətbiq olunan materiallarını məhdudlaşdırır.
1991-ci ildə K. İmen və digərləri ənənəvi təmizləmədən sonra yarımkeçirici lövhələrdə və metallarda qalıq submikron çirkləndiricilərini araşdırdılar. Onlar substratları lazer udma filmi ilə örtdülər və CO₂ lazeri ilə şüalandırdılar. Film enerjini udur, sürətlə qızdırır, qaynadır və partlayıcı buxarlanmaya məruz qalır, səth çirkləndiricilərini təmizləyir - bu, lazerlə nəm təmizləməni müəyyən edir.
3) Lazer Plazma Şok Dalğası Təmizləmə
Lazer plazma şok dalğaları, lazerlər şüalanma zamanı havanı sferik plazma şok dalğalarına çevirdikdə əmələ gəlir. Bu şok dalğaları substratlara dəyir və substrata zərər vermədən çirkləndiriciləri təmizləmək üçün enerji buraxır (lazerlər substratlarla birbaşa qarşılıqlı təsir göstərmir). Bu texnologiya onlarla nanometr qədər kiçik hissəcikləri təmizləyir və lazer dalğa uzunluğuna heç bir məhdudiyyət qoymur.
Plazma təmizlənməsinin fiziki prinsipləri aşağıdakı kimi ümumiləşdirilir:
a) Lazer şüaları hədəf səthindəki çirkləndirici təbəqə tərəfindən udulur.
b) Yüksək enerji udulması sürətlə genişlənən plazma (yüksək ionlaşmış qeyri-sabit qaz) əmələ gətirir və şok dalğaları yaradır.
c) Şok dalğaları çirkləndiriciləri parçalayır və təmizləyir.
d) Lazer impulsları substrata zərər verən istilik yığılmasının qarşısını almaq üçün kifayət qədər qısa olmalıdır.
e) Təcrübələr oksidlər mövcud olduqda metal səthlərində plazma formalarının əmələ gəldiyini göstərir.
Plazma əmələ gəlməsi yalnız təmizlənəcək çirkləndirici və ya oksid təbəqəsindən asılı olan enerji sıxlığı həddindən yuxarıda baş verir. Substratın zədələndiyi ikinci daha yüksək bir hədd mövcuddur. Substrata zərər vermədən effektiv təmizləməni təmin etmək üçün impuls enerji sıxlığını iki hədd arasında saxlamaq üçün lazer parametrləri tənzimlənməlidir.
2001-ci ildə JM Lee və digərləri yüksək güclü fokuslu lazerlərdən plazma şok dalğalarından istifadə etdilər. Enerji sıxlığı 2.0 J/sm² olan (silikonun zərər həddini çox üstələyən) impulslu lazer silikon lövhələri paralel olaraq şüalandıraraq 1 μm volfram hissəciklərini uğurla təmizlədi. Dəqiq desək, lazer plazma şok dalğası təmizləməsi quru təmizləmənin bir alt hissəsidir.
Əvvəlcə yarımkeçirici lövhələrdən mikroskopik hissəcikləri təmizləmək üçün hazırlanmış bu üç lazer təmizləmə texnologiyası təkər qəliblərinin təmizlənməsi, təyyarə dərisi boyalarının təmizlənməsi, mədəni qalıqların bərpası və daha çox sahələrə yayılıb. Lazer şüalanması zamanı inert qaz substratlara üfürülə bilər ki, bu da ayrılmış çirkləndiriciləri dərhal təmizləsin və təkrar çirklənmənin və oksidləşmənin qarşısını alsın.
Lazer Təmizləmə Texnologiyasının Tətbiqləri
1) Yarımkeçiricilər Sənayesi: Yarımkeçirici lövhələrin və optik substratların təmizlənməsi
Yarımkeçirici lövhələr və optik substratlar istənilən formaları yaratmaq üçün eyni emal mərhələlərindən (kəsmə, üyütmə) keçir və təmizlənməsi çətin və təkrar çirklənməyə meylli hissəcik çirkləndiricilərini daxil edir. Lövhələrdəki çirkləndiricilər dövrə çap keyfiyyətini pisləşdirir və çip ömrünü qısaldır. Optik substratlarda onlar optik cihazın və örtük performansını pisləşdirir, qeyri-bərabər enerji paylanmasına və xidmət müddətinin azalmasına səbəb olur.
Lazer quru təmizləmə burada substratın zədələnmə riski səbəbindən nadir hallarda istifadə olunur, yaş təmizləmə və plazma şok dalğası təmizləməsi isə çoxsaylı uğurlu tətbiqlərə malikdir. Xu Chuanyi və digərləri ultra hamar optik substratlara dielektrik təbəqə kimi mikron miqyaslı maqnit boya tətbiq edərək effektiv impulslu lazer təmizləməsinə nail oldular. Ümumi çirk hissəcikləri artsa da, onların ölçüsü və örtüyü əhəmiyyətli dərəcədə azaldı. Zhang Ping müxtəlif ölçülü hissəciklər üçün iş məsafəsinin və lazer enerjisinin təmizləmə səmərəliliyinə təsirini araşdırdı. Təcrübələr göstərdi ki, 240 mJ lazer keçirici şüşə üzərindəki polistirol hissəciklərinin 1,90 mm iş məsafəsində optimal təmizlənməsinə nail oldu. Təmizləmə səmərəliliyi daha yüksək lazer enerjisi ilə yaxşılaşdı və daha böyük hissəciklərin təmizlənməsi daha asan oldu.
2) Metal Sənayesi: Metal Səth Təmizləmə
Metal səth təmizlənməsi makroskopik çirkləndiriciləri hədəf alır: oksid/pas təbəqələri, boya, örtüklər və üzvi (boya, örtüklər) və ya qeyri-üzvi (pas) çirkləndiricilər kimi təsnif edilən digər əlavələr. Təmizləmə sonrakı emal/istifadə tələblərinə cavab verir: məsələn, qaynaqdan əvvəl titan ərintilərindən 10 μm qalınlığında oksid təbəqələrinin çıxarılması, yenidən rənglənmə üçün təyyarə örtüklərindən boyaların soyulması və məhsulun keyfiyyətini və qəlibin ömrünü təmin etmək üçün təkər qəliblərindən rezin qalıqlarının təmizlənməsi.
Metalların çirkləndirici təmizləmə hədlərindən daha yüksək zərər hədlərinə malikdir və bu da müvafiq güclü lazerlərlə effektiv təmizləməyə imkan verir. Yetkin tətbiqlərə aşağıdakılar daxildir: Wang Lihua və digərləri 5.1 J/sm² lazerin substratın keyfiyyətini qoruyarkən A5083-111H alüminium ərintisindən oksid təbəqələrini təmizlədiyini və 100 Vt impulslu lazerin titan ərintisindən oksid təbəqələrini effektiv şəkildə təmizlədiyini və səth sərtliyini artırdığını nümayiş etdirdilər. Yerli istehsalçılar (Raycus Laser, Han's Laser, Shenzhen Chuangxin) rezin qəliblər, metal pas və hissə yağının təmizlənməsi üçün lazer təmizləmə avadanlıqları geniş şəkildə təchiz edirlər.
3) Mədəni Əmanətlərin Qorunması: Mədəni Əmanətlərin və Kağız Əsərlərinin Təmizlənməsi
Metal və daş mədəni əşyalar zamanla çirk, mürəkkəb ləkələri və digər çirkləndirici maddələr toplayır və orijinal görünüşünü bərpa etmək üçün təmizlənməsi tələb olunur. Kağız əsərlərində (rəsm əsərləri, xəttatlıq) düzgün saxlanma zamanı kif və lövhə əmələ gəlir ki, bu da onların vəziyyətini və mədəni/tarixi dəyərini ciddi şəkildə pisləşdirir.
Zhao Ying və digərləri düyü kağızındakı qəlib lövhələrinin UB lazerlə təmizlənməsini təsdiqlədilər: 3,2 J/mm²-də tək bir skanlama nazik lövhələri təmizlədi, iki skanlama isə tamamilə təmizlənməyə nail oldu; həddindən artıq lazer enerjisi kağıza zərər verdi. Zhang Xiaotong, lazer yaş metodundan istifadə edərək qızılı rəngli tunc artefaktı uğurla bərpa etdi. Zhang Licheng, Han sülaləsindən boyanmış qadın saxsı fiquruna lazer təmizlənməsi tətbiq etdi. Yuan Xiaodong və digərləri, qumdaşı üzərindəki mürəkkəb, tüstü və boya ləkələrinin substrat zədələnməsini və təmizlənməsinin effektivliyini müqayisə edərək daş qalıqları üçün lazer təmizlənməsinin effektivliyini qiymətləndirdilər.
Nəticə
Lazer təmizləmə, aerokosmik, hərbi texnika, elektronika və digər yüksək dəqiqlikli sahələrdə geniş tədqiqat və tətbiq perspektivlərinə malik qabaqcıl bir texnologiyadır. Səmərəliliyi, ətraf mühitə uyğunluğu və üstün təmizləmə nəticələri sayəsində bir çox sənayedə yetkinləşmiş tətbiqləri genişlənməyə davam edir. Müəyyən edilmiş boya və pas təmizlənməsindən əlavə, son nailiyyətlərə metal tellərdəki oksid təbəqələrinin lazerlə təmizlənməsi də daxildir. Gələcək inkişaf mövcud tətbiqlərin genişləndirilməsindən, yeni sahələrə daxil edilməsindən və avadanlıqların innovasiyasından asılıdır:
- Praktik tətbiqlərə rəhbərlik etmək üçün nəzəri tədqiqatları gücləndirin. Mövcud tədqiqatlar əsasən təcrübələrə əsaslanır və yetkin nəzəri çərçivə yoxdur. Belə bir çərçivənin yaradılması texnoloji yetkinlik üçün vacibdir.
- Mövcud və yeni sahələrdə tətbiqləri genişləndirin. Boya/pas təmizlənməsi sahəsində yetkinlik yaşına çatmış, inkişaf etməkdə olan istifadə sahələrinə metal məftil oksid təmizlənməsi daxildir ki, bu da böyümə üçün münbit zəmin yaradır.
- Çoxməqsədli universal cihazlara (məsələn, kombinə edilmiş boya/pas təmizləmə) və ixtisaslaşmış alətlərə (məsələn, məhdud məkanlar üçün xüsusi qurğular/liflər) daxil olmaqla yeni lazer təmizləmə avadanlıqları hazırlamaq. Sənaye robotları ilə inteqrasiya yolu ilə tam avtomatlaşdırma perspektivli bir istiqamətdir.
Yayımlanma vaxtı: 14 may 2026
