Лазердик тазалоо: механизми, мүнөздөмөлөрү жана колдонулушу

Колдонмонун тарыхы

Өнөр жай жана башка тармактарда химиялык тазалоо жана механикалык майдалоо сыяктуу салттуу тазалоо ыкмалары көптөн бери үстөмдүк кылып келет. Химиялык тазалоо көп өлчөмдөгү химиялык калдык суюктукту пайда кылып, айлана-чөйрөнүн булганышына алып келет жана айрым тактык компоненттерине коррозия коркунучун жаратышы мүмкүн. Механикалык майдалоо беттик булгоочу заттарды кетире алса да, ал негизге зыян келтирүүгө жакын, татаал формадагы компоненттерди иштетүүдө начар натыйжаларга жетишет, операторлордун ден соолугуна коркунуч келтирген чаң булгануусун пайда кылат жана жогорку тактыктагы тазалоо талаптарын аткарууда кыйынчылыктарга дуушар болот.

Аэрокосмос, темир жол транзити жана деңиз кемелери сыяктуу жогорку класстагы өндүрүш тармактарынын тез өнүгүшү менен компоненттерди тазалоо талаптары барган сайын катаалдашып баратат. Учак кыймылдаткычынын аба кирүүчү түтүктөрү, жогорку ылдамдыктагы темир жол вагондорунун кузовдору жана кеме люктарынын капкактары сыяктуу чоң жана татаал компоненттердин бетинин сапаты продукциянын иштешине жана кызмат мөөнөтүн түздөн-түз таасир этет. Бул компоненттер чоң өлчөмдөргө жана татаал формаларга гана ээ болбостон, өтө жогорку тазалоо тактыгын, натыйжалуулугун жана беттин бүтүндүгүн талап кылат. Салттуу тазалоо ыкмалары мындан ары заманбап өндүрүштүн өнүгүү муктаждыктарын канааттандыра албайт.

Дүйнөлүк экологиялык маалымдуулуктун өсүшүнүн фонунда, өндүрүш тармагы булгоочу заттардын чыгарылышын жана ресурстарды керектөөнү азайтуу боюнча кысымга туш болууда. Жашыл тазалоо технологиясы катары лазердик тазалоо химиялык булгануунун жоктугу, аз энергия сарптоо жана контактсыз тазалоо сыяктуу артыкчылыктарды сунуштайт. Ал салттуу ыкмалардан келип чыккан экологиялык көйгөйлөрдү натыйжалуу чечет, туруктуу өнүгүү стратегияларына шайкеш келет жана ар кандай тармактарда колдонмолорго болгон суроо-талаптын кескин өсүшүнө күбө болду.

Лазердик тазалоо технологиясы: механизми

Лазердик тазалоо – бул материалдык беттер менен өз ара аракеттенүү үчүн жогорку энергиялуу тыгыздыктагы лазер нурларын колдонгон технология, бул булгоочу заттардын же каптамалардын негизден сыйрылып же чирип кетишине алып келет, ошону менен тазалоону камсыз кылат. Лазердик тазалоо процесси жылуулук абляциясы, стресстик термелүү, жылуулук кеңейүү, буулануу, фазалык жарылуу, буулануу басымы жана плазмалык шок сыяктуу бир нече физикалык механизмдерди камтыйт. Бул механизмдер натыйжалуу тазалоо үчүн тазалоочу бутаны негизден бөлүү үчүн биргелешип иштейт. Тазалоочу чөйрөгө жараша, лазердик тазалоону кургак лазердик тазалоо, нымдуу лазердик тазалоо жана... деп бөлүүгө болот.лазердик шок толкуну менен тазалоо.

Кургак лазердик тазалоо

Кургак лазер менен тазалоо учурда эң кеңири колдонулган лазердик тазалоо ыкмасы болуп саналат. Ал субстраттын бетин түздөн-түз нурландыруу үчүн лазер нурларын колдонот, бул субстраттын жылуулук менен кеңейишине жана ван-дер-Ваальс күчтөрүн жеңүүгө жана булгоочу заттарды алып салууга алып келет.

Лазердин интенсивдүүлүгү: Лазердин энергия тыгыздыгынын олуттуу өзгөрүүлөрү тазалоонун натыйжаларына таасир этет. Энергиянын төмөн интенсивдүүлүгүндө буулануу жана фазалык жарылуу басымдуулук кылат; жогорку энергия тыгыздыгында буулануу басымы жана сокку эффекттери да роль ойнойт. Өтө жогорку энергия плазмага байланыштуу көйгөйлөргө алып келиши мүмкүн. Тазалоо, адатта, субстратты коргоо үчүн төмөнкү энергия тыгыздыгында жүргүзүлөт.
Лазердик толкун узундугу: Толкун узундугу материалдын энергия байланышы менен байланыштуу. Кыска толкун узундуктарында фотохимиялык абляция, ал эми узун толкун узундуктарында фототермикалык абляция басымдуулук кылат. Толкун узундугу ошондой эле бөлүкчөлөр менен субстраттын ортосундагы күчтөргө жана температуранын бөлүштүрүлүшүнө таасир этет, ошону менен тазалоо күчүнө жана натыйжалуулугуна таасир этет, ар кандай материалдарга ар кандай таасир этет.
Импульстун туурасы: Кыска жана узун импульстардын тазалоо механизмдери ар башка. Узун импульстардын абляция эффектиси күчтүү, бирок селективдүүлүгү начар; кыска импульстар жогорку температураны жана булгоочу заттарды минималдуу зыян менен жок кылуу үчүн сокку толкундарын пайда кылышы мүмкүн. Өтө тез лазердик импульстар "муздак абляция" механизми боюнча иштейт.
Түшүү бурчу: Тик нурлануу булгоочу бөлүкчөлөрдүн лазерди тосуп калышына алып келет; кыйгач нурлануу тазалоонун натыйжалуулугун жогорулатат.

Нымдуу лазердик тазалоо

Нымдуу лазердик тазалоо суюк пленканын жардамы менен ишке ашырылат. Тазалана турган бөлүктүн бетине алдын ала суюк пленка сүйкөлөт, ал эми лазердик нурлануунун түз таасири суюктукту тез ысытат, бул субстраттан беттик булгоочу заттарды алып салуу үчүн күчтүү сокку күчтөрүн пайда кылат.

Лазердик шок толкундарын тазалоо

Лазердик сокку толкундарын тазалоо кургак лазердик сокку толкундарын тазалоо жана гибриддик лазердик сокку толкундарын тазалоо болуп бөлүнөт. Кургак лазердик сокку толкундарын тазалоодо лазердик фокустоо сокку бөлүкчөлөрү үчүн плазманы пайда кылат, түз нурлануудан зыян келтирбейт, бирок сокур тактарды калтырат — муну түшүү бурчун тууралоо же кош нурлуу тазалоону колдонуу менен жакшыртууга болот. Гибриддик лазердик сокку толкундарын тазалоо буу менен жардам берүүчү, суу астындагы жана нымдуу лазердик сокку ыкмаларын камтыйт. Ал булгоочу заттарды жок кылуу үчүн суюктукка байланыштуу эффекттерди колдонот, бул суюктуктун тыгыздыгы сыяктуу касиеттерине байланыштуу жана олуттуу артыкчылыктары менен кеңири колдонулат.

Колдонмолор

Аэрокосмос: Титан эритмесинен жасалган аба кирүүчү тешиктердеги кычкыл пленкалар

Наносекунддук импульстук лазер менен тазалоо титан эритмесинин аба кирүүчү беттеринен кычкыл пленкаларды алып салууда эң сонун натыйжаларга жетишет. Анын төмөнкү жылуулук эффектиси негиздин экинчилик кычкылдануусуна жол бербейт, бул аны эң сонун тазалоо ыкмасына айлантат.

Кургак тазалоо механизми: Термикалык абляция негизги механизм болуп саналат. Лазер энергиясы кычкыл пленкага таасир эткенде, бет көп энергияны сиңирип, энергиянын интенсивдүүлүгүнө негизделген абляция механизмин өзгөртүп, ар кандай беттик морфологияларды пайда кылат. Төмөнкү энергияда кычкыл пленкасы жарым-жартылай алынып салынат, кайра эриген жерлери минималдуу болот; орточо энергияда кычкыл пленкасы анча чоң эмес зыян келтирбестен толугу менен алынып салынат; жогорку энергияда кычкыл пленкасы алынып салынганы менен, субстраттын олуттуу бузулушу болуп, кыр сымал беттик структураларды пайда кылат.
Нымдуу тазалоо механизми: Төмөнкү энергия тыгыздыгында негизги механизм лазердик сокку толкундары болуп саналат; жогорку энергия тыгыздыгында жылуулук абляциясы жана фазалык жарылуу басымдуулук кылат. Тазалоо учурунда титан эритмесин тез муздатуу жана ысытуу мартенситтик титан эритмесин пайда кылат. Энергия тыгыздыгы белгилүү бир мааниге жеткенде, бет наноструктуралуу чыгып турган бетке айланат, бул титан эритмесинин материалдарын кийин колдонуу үчүн чоң мааниге ээ.

Жогорку ылдамдыктагы темир жол: Алюминий эритмесинен жасалган унаа кузовдоруна боёо

Боёктун калыңдыгы жана тазалоо ыкмалары: Жогорку ылдамдыктагы темир жол алюминий эритмесинен жасалган вагондордун кузовдорундагы боёкту тазалоо үчүн ылайыктуу лазердик тазалоо ыкмалары боёктун түсүнө жана калыңдыгына жараша өзгөрүп турат.

Жука боёк (калыңдыгы ≤ 40μm): Боёкту сиңирүү ылдамдыгы төмөн толкун узундуктарына ээ лазердик жарык булактары жылуулук титирөөсү аркылуу жакшы натыйжаларга жетишет.
Коюу боёк: боёкту сиңирүү ылдамдыгы жогору толкун узундуктарына ээ лазердик жарык булактары талап кылынат, аларды алып салуу үчүн абляция механизми колдонулат.
Кызыл боёкту сыйрып алуу: Кызыл боёкту сыйрып алуунун негизги механизми - титирөө. Тазалоо учурунда лазер энергиясы негизге сиңип, негиздин температурасынын жогорулашынан пайда болгон жылуулук стресси боёктун сыйрылып кетишине алып келет. Боёк катмарынын баарын алып салууга болот, бул алюминий эритмесинин бетинде калдык боёктун бош тармак сымал морфологиясын калтырат.
Көк боёкту кетирүү: Ошол эле лазердик энергиянын таасири астында көк боёк кызыл боёкко караганда жогорку температурага жетет, бирок субстраттын жылуулук чыңалуусун төмөндөтөт. Боёктун температурасы кайноо температурасына жеткенде, ал буулануу аркылуу алынып салынат, бул деламинация, күйүү жана плазмалык шок сыяктуу байланышкан механизмдер менен коштолот.

Деңиз кемелери: жогорку бекемдиктеги болоттон жасалган корпустун беттериндеги дат

Датты кетирүү үчүн кургак тазалоо: Жогорку бекем болот корпустарындагы датты кургак тазалоо учурундагы негизги кетирүү механизми - энергияны сиңирүү учурунда кычкыл пленкасынын бууланышы. Беттик кычкылдарды буулантуу учурунда пайда болгон ылдый карай реакция күчү калыңыраак кычкыл пленкаларын кетирүүгө жардам берет.
Суюк пленканын жардамы менен лазердик дат басууну кетирүү: Негизги механизм - энергияны сиңирүү учурунда суюк тамчылардын фазалык жарылуусу, дат катмарларын кетирүү үчүн сокку күчтөрүн пайда кылуу. Суюк пленканын жарылуучу кайнашы фазалык жарылуу механизминин дат басууга тийгизген таасирин күчөтөт, бул беттик кычкыл пленкаларын жакшыраак кетирүүгө мүмкүндүк берет, бирок терең сиңген кычкылдар менен күрөшөт. Дат басуу катмарын кетирүүнүн ар кандай механизмдери беттик эритилген металлдын агымына таасир этет: фазалык жарылуудан каптал түртүү эритилген катмардын агымын жалпак бетке айландырат, ал эми буулануудан кычкыл буусу суюк металлдын чуңкурларды толтуруусуна тоскоол болот.

Деңиз чөйрөсү: Алюминий эритмесинин беттериндеги деңиз микроорганизмдери

Лазердин параметрлери жана тазалоо эффекттери: кууш импульс туурасы жана жогорку кубаттуулуктагы лазерлер алюминий эритмесинин беттериндеги деңиз микроорганизмдерин тазалоонун эң сонун натыйжаларына жетишет.
Микроорганизмдерди жок кылуу механизми: Клеткадан тышкаркы полимердик зат (ЭПС) катмары жана сөөктүү субстраттарды лазер менен жок кылуу механизмдери тиешелүүлүгүнө жараша абляциялык буулануу жана сокку толкунунун бөлүнүп алынышы болуп саналат. Микробдук макромолекулалардын бир чынжырлары мультифотондук сиңирүү учурунда үзүлүп, көп сандаган атомдорго ажырайт. Плазмалык шок жана абляция механизмдеринин айкалышкан аракети астында деңиз микроорганизмдери натыйжалуу жок кылынат.
Боёк жана деңиз микроорганизмдери сыяктуу органикалык заттар үчүн: Лазердин энергия тыгыздыгы төмөн болгондо, фотохимиялык эффекттер химиялык байланыштарды үзөт, натыйжада алардын начарлашына, түсүнүн өзгөрүшүнө же активдүүлүгүнүн жоголушуна алып келет. Энергиянын тыгыздыгы жогорулаган сайын, абляция, буулануу, күйүү жалыны жана плазмалык шок сыяктуу кубулуштар пайда болот. Оксид пленкалары жана дат сыяктуу органикалык эмес заттар үчүн: энергиянын тыгыздыгы төмөн болгондо эч кандай өзгөрүүлөр болбойт; энергия жогорулаган сайын абляция жана буулануу пайда болот.
Маданий мурастарды лазер менен тазалоо

Импульстук лазерлер маданий мурастарды сактоодо чечүүчү ролду ойнойт, таш артефакттары, кагаз артефакттары жана металл артефакттары сыяктуу маданий эстеликтерди бузбай жана жогорку тактыкта тазалоо талаптарына жооп берет.