激光清洗的方法一般有四种:
(1)激光干洗法,即采用脉冲激光直接辐射去污;
(2 )激光+液膜的方法,即首先沉积一层液膜于基体表面,然后用激光使液膜发生爆炸去污;
(3 )激光+惰性气体的方法,即激光辐射的同时,用惰性气体吹向工件表面,当污物从表 面剥离后,就被气体远远吹离表面,避免清洁表面再次污染和氧化;
(4)用激光使污物 松散后,再用非腐蚀性的化学方法去污。目前在工业生产中主要采用前面三种清洗方法,其 中激光干洗法取激光+液膜清洗方法用得最多;第四种方法仅见于艺术品的清洗保护中。
利用激光进行清洗时,激光器的选择关系着后续的 清洗工作,所以激光器的选择极为重要。目前激光器的种类比较多,如CO2激光器、Nd:YAG激光器和准分子激光器等,这几种激光器都可以实现激光清洗,但激光器的选择还是有规律可循,一般来说,在高精度的要求高于大体积清除或成本的要求时,准分子激光器是较为合适的工具;在其他情况下则以CO2和固体激光器为佳。对于微电子工业来说,一般选用准分子激光器,如KrF准分子;对于模具的清洗则采用CO2或YAG激光器比较好;而对于激光敷层的清除,CO2激光器的效果最好,特别是TEA CO2激光器在这一领域极具发展前途;由于CO2激光器不能用光纤传送,远程清洗应用受到很大限制,这为YAG激光器的应用提供了广阔的空间。另外,如果事先知道表面污染物的成分,则可以根据污染物最佳吸收波长来选择激光器的种类。
激光清洗机理主要是基于物体表面污染物吸收激光能量后,或汽化挥发,或瞬间受热膨胀而克服表面对粒子的吸附力,使其脱离物体表面,进而达到清洗的目的。目前对激光清洗的机理存在着一些分歧,但大多数机理都能对激光清洗实验中的一些现象进行合理的解释,归纳起来大致包括激光汽化分解、激光剥离、污物粒子热膨胀、基体表面振动和粒于振动四个方面;而且激光清洗常常是多种机理同时作用的结果。
根据大量的实验结果分析认为,激光清洗机理根据表面附着物和基体热物理参数差别大小而有所不同。当表面附着物与基体材料的热物理参数差别较大时,激光清洗机理包括:烧蚀汽化、热振动与热冲击机理和声波振碎机理,如激光清洗漆层和橡胶层。当表面附着物与基体材料的热物理参数差别不大时,主要是烧蚀汽化机理在起作用,如激光除锈。开辟了激光技术在工业应用的新领域,它在微电子、建筑、核电站、汽车制造,医疗、文物保护等领域的开发方兴未艾,应用市场前景广阔。