लेजर सफाई प्रविधिइन्जिनियरिङ क्षेत्रमा लेजर प्रविधिको सफल प्रयोग हो। यसको आधारभूत सिद्धान्तले लेजर बीम र वर्कपीस सब्सट्रेटहरूमा टाँसिएका प्रदूषकहरू बीचको अन्तरक्रिया सक्षम पार्न लेजरहरूको उच्च ऊर्जा घनत्वलाई प्रयोग गर्दछ। प्रदूषकहरूलाई तत्काल थर्मल विस्तार, पग्लने, ग्यास वाष्पीकरण र अन्य संयन्त्रहरू मार्फत सब्सट्रेटहरूबाट अलग गरिन्छ। उच्च दक्षता, वातावरणीय मैत्री र ऊर्जा संरक्षणको घमण्ड गर्दै, लेजर सफाई प्रविधि टायर मोल्ड सफाई, विमानको शरीरको रंग हटाउने, सांस्कृतिक अवशेष पुनर्स्थापना र अन्य क्षेत्रहरूमा सफलतापूर्वक लागू गरिएको छ।
परम्परागत सफाई प्रविधिहरूमा मेकानिकल घर्षण सफाई (बालुवा ब्लास्टिङ, उच्च-दबाव पानी जेट सफाई, आदि), रासायनिक जंग सफाई, अल्ट्रासोनिक सफाई, सुख्खा बरफ सफाई र थप समावेश छन्। यी प्रविधिहरू उद्योगहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। उदाहरणका लागि, स्यान्डब्लास्टिङले विभिन्न कठोरताको घर्षणहरू छनौट गरेर सर्किट बोर्डहरूमा धातुको खियाको दाग, सतहको बर्र र कन्फर्मल कोटिंगहरू हटाउन सक्छ। उपकरणको सतहको तेल स्केल हटाउन, बॉयलर स्केल सफाई र तेल पाइपलाइन अनक्लोगिङको लागि रासायनिक जंग सफाई व्यापक रूपमा अपनाइन्छ। परिपक्व भए पनि, परम्परागत विधिहरूमा उल्लेखनीय कमजोरीहरू छन्: स्यान्डब्लास्टिङले सजिलै उपचार गरिएका सतहहरूलाई क्षति पुर्याउँछ, र रासायनिक जंग सफाईले वातावरणीय प्रदूषण निम्त्याउँछ र अनुचित रूपमा सञ्चालन गरिएको खण्डमा सब्सट्रेटहरू क्षय हुन सक्छ। लेजर सफाईको उदयले सफाई प्रविधिमा क्रान्तिको चिन्ह लगाउँछ। लेजरहरूको उच्च ऊर्जा घनत्व, परिशुद्धता र कुशल प्रसारणको प्रयोग गर्दै, लेजर सफाईले सफाई दक्षता, परिशुद्धता र स्थितिमा परम्परागत विधिहरूलाई राम्रो प्रदर्शन गर्छ। यसले रासायनिक सफाईबाट वातावरणीय प्रदूषण हटाउँछ र सब्सट्रेटहरूलाई कुनै क्षति गर्दैन।
लेजर सफाईका सिद्धान्तहरू
लेजर सफाई भनेको वास्तवमा के हो? यसले लेजर बीम विकिरण मार्फत ठोस (वा कहिलेकाहीं तरल) सतहहरूबाट सामग्रीहरू हटाउने प्रक्रियालाई जनाउँछ। कम लेजर फ्लुएन्समा, अवशोषित लेजर ऊर्जाले सामग्रीहरूलाई तताउँछ, जसले गर्दा वाष्पीकरण वा उदात्तीकरण हुन्छ। उच्च लेजर फ्लुएन्समा, सामग्रीहरू सामान्यतया प्लाज्मामा परिणत हुन्छन्। लेजर सफाईले सामान्यतया सामग्री हटाउनको लागि स्पंदित लेजरहरू प्रयोग गर्दछ, यद्यपि निरन्तर-तरंग लेजर बीमहरूले पर्याप्त तीव्रतामा सामग्रीहरूलाई एबलेट गर्न सक्छन्। २०० एनएमको वरिपरि तरंगदैर्ध्य भएका गहिरो पराबैंगनी एक्साइमर लेजरहरू मुख्यतया फोटोएब्लेसनको लागि प्रयोग गरिन्छ।
को गहिराईलेजर ऊर्जाप्रति पल्स अवशोषण र हटाइएको सामग्रीको मात्रा सामग्रीको अप्टिकल गुणहरू, साथै लेजर तरंगदैर्ध्य र पल्स अवधिमा निर्भर गर्दछ। प्रति पल्स लक्ष्यबाट पृथक गरिएको कुल द्रव्यमानलाई पृथकीकरण दरको रूपमा परिभाषित गरिएको छ। स्क्यानिङ गति र लाइन कभरेज जस्ता लेजर विकिरण विशेषताहरूले पृथकीकरण प्रक्रियालाई उल्लेखनीय रूपमा प्रभाव पार्छ।
लेजर सफाई प्रविधिका प्रकारहरू
१) लेजर ड्राई क्लिनिङ
लेजर ड्राई क्लिनिङ समावेश छवर्कपीसहरूको प्रत्यक्ष स्पंदित लेजर विकिरण। दूषित पदार्थ वा सब्सट्रेटहरूले लेजर ऊर्जा अवशोषित गर्छन्, तिनीहरूको तापक्रम बढाउँछन् र थर्मल विस्तार वा सब्सट्रेट थर्मल कम्पन उत्पन्न गर्छन्, जसले दूषित पदार्थहरूलाई सब्सट्रेटहरूबाट अलग गर्दछ। यो दुई परिदृश्यहरूमा हुन्छ: या त सतह दूषित पदार्थहरूले लेजर ऊर्जा अवशोषित गर्छन् र विस्तार गर्छन्, वा सब्सट्रेटहरूले ऊर्जा अवशोषित गर्छन् र थर्मल रूपमा कम्पन गर्छन्।
१९६९ मा, एसएम बेडेयर र अन्यले परम्परागत सतह उपचार (तातो उपचार, रासायनिक जंग, बालुवा ब्लास्टिङ) सबैको सीमितता रहेको पत्ता लगाए। उनीहरूले अवलोकन गरे कि केन्द्रित लेजरहरूको उच्च ऊर्जा घनत्वले सब्सट्रेटहरूलाई क्षति नगरी सतहका सामग्रीहरूलाई वाष्पीकरण गर्न सक्छ। प्रयोगहरूले पुष्टि गरे कि ३० मेगावाट/सेमी² को पावर घनत्व भएको क्यू-स्विच गरिएको रूबी लेजरले सब्सट्रेट क्षति बिना सिलिकन सतहहरूबाट दूषित पदार्थहरू सफा गर्न सक्छ, लेजर ड्राई क्लिनिङको पहिलो कार्यान्वयनलाई चिन्ह लगाउँदै।
समग्र सफाई दर तल देखाइए अनुसार फिल्म मलबेको डिटेचमेन्ट दर मार्फत व्यक्त गर्न सकिन्छ:
(सूत्र: ε—लेजर पल्स ऊर्जा सूचकांक; h—दूषित फिल्म मोटाई सूचकांक; E—फिल्म इलास्टिक मोड्युलस सूचकांक)
२) लेजर वेट क्लिनिङ
स्पन्दित लेजर विकिरण गर्नु अघि, वर्कपीस सतहमा तरल फिल्म पूर्व-लेपित हुन्छ। लेजर ऊर्जाले फिल्मलाई द्रुत रूपमा तताउँछ र वाष्पीकरण गर्छ, जसले गर्दा तत्काल झट्का उत्पन्न हुन्छ जसले सब्सट्रेटबाट दूषित कणहरूलाई अलग गर्छ। यो विधिलाई सब्सट्रेट र तरल फिल्म बीच कुनै रासायनिक प्रतिक्रियाको आवश्यकता पर्दैन, यसको लागू सामग्रीहरू सीमित गर्दछ।
१९९१ मा, के. इमेन एट अलले परम्परागत सफाई पछि अर्धचालक वेफर र धातुहरूमा अवशिष्ट सबमाइक्रोन दूषित पदार्थहरूलाई सम्बोधन गरे। तिनीहरूले लेजर-शोषक फिल्मले सब्सट्रेटहरूलाई लेपित गरे र CO₂ लेजरले विकिरण गरे। फिल्मले ऊर्जा अवशोषित गर्यो, छिटो तताइयो, उमालेको थियो र विस्फोटक वाष्पीकरणबाट गुज्रियो, सतहका दूषित पदार्थहरू हटाउँदै - यसले लेजर भिजेको सफाईलाई परिभाषित गर्दछ।
३) लेजर प्लाज्मा शकवेभ सफाई
लेजर प्लाज्मा शकवेभहरू तब बन्छ जब लेजरहरूले विकिरणको समयमा हावालाई गोलाकार प्लाज्मा शकवेभहरूमा आयनीकृत गर्छन्। यी शकवेभहरूले सब्सट्रेटहरूमा प्रहार गर्छन्, सब्सट्रेटलाई क्षति नगरी दूषित पदार्थहरू हटाउन ऊर्जा जारी गर्छन् (लेजरहरूले सब्सट्रेटहरूसँग प्रत्यक्ष अन्तरक्रिया गर्दैनन्)। यो प्रविधिले दशौं न्यानोमिटर जत्तिकै सानो कणहरू सफा गर्छ र लेजर तरंगदैर्ध्यमा कुनै प्रतिबन्ध लगाउँदैन।
प्लाज्मा सफाईको भौतिक सिद्धान्तहरू निम्नानुसार संक्षेपमा प्रस्तुत गरिएका छन्:
क) लेजर बीमहरू लक्षित सतहमा रहेको प्रदूषक तहद्वारा अवशोषित हुन्छन्।
ख) उच्च ऊर्जा अवशोषणले द्रुत गतिमा फैलिने प्लाज्मा (अत्यधिक आयनीकृत अस्थिर ग्यास) बनाउँछ, जसले झट्का तरंगहरू उत्पन्न गर्छ।
ग) शकवेभहरूले दूषित पदार्थहरूलाई टुक्रा-टुक्रा पार्छन् र हटाउँछन्।
घ) लेजर पल्सहरू सब्सट्रेटलाई क्षति पुर्याउने ताप संचयबाट बच्न पर्याप्त छोटो हुनुपर्छ।
e) प्रयोगहरूले धातुको सतहमा अक्साइडहरू हुँदा प्लाज्माको रूप देखाउँछन्।
प्लाज्मा उत्पादन केवल ऊर्जा घनत्व थ्रेसहोल्ड भन्दा माथि हुन्छ, जुन हटाउनु पर्ने दूषित पदार्थ वा अक्साइड तहमा निर्भर गर्दछ। दोस्रो उच्च थ्रेसहोल्ड अवस्थित छ, जसभन्दा बाहिर सब्सट्रेट क्षतिग्रस्त हुन्छ। सब्सट्रेट हानि बिना प्रभावकारी सफाई सुनिश्चित गर्न, दुई थ्रेसहोल्डहरू बीच पल्स ऊर्जा घनत्व राख्न लेजर प्यारामिटरहरू समायोजन गर्नुपर्छ।
२००१ मा, जेएम ली एट अलले उच्च-शक्ति केन्द्रित लेजरहरूबाट प्लाज्मा शकवेभहरू प्रयोग गरे। २.० जे/सेमी² (सिलिकनको क्षति थ्रेसहोल्ड भन्दा धेरै) को ऊर्जा घनत्व भएको स्पंदित लेजरले समानान्तर रूपमा विकिरणित सिलिकन वेफर्सलाई १ μm टंगस्टन कणहरू सफलतापूर्वक हटाउँदै। कडा शब्दमा भन्नुपर्दा, लेजर प्लाज्मा शकवेभ सफाई ड्राई क्लिनिङको एक उपसमूह हो।
सुरुमा अर्धचालक वेफरहरूबाट सूक्ष्म कणहरू हटाउन विकसित गरिएको, यी तीन लेजर सफाई प्रविधिहरू टायर मोल्ड सफाई, विमानको छालाको रंग हटाउने, सांस्कृतिक अवशेष पुनर्स्थापना र थपमा विस्तार भएका छन्। लेजर विकिरणको समयमा निष्क्रिय ग्यासलाई सब्सट्रेटहरूमा फुकाउन सकिन्छ ताकि छुट्याइएको दूषित पदार्थहरू तुरुन्तै हटाइयोस्, पुन: प्रदूषण र अक्सिडेशनलाई रोकियोस्।
लेजर सफाई प्रविधिको प्रयोग
१) अर्धचालक उद्योग: अर्धचालक वेफर र अप्टिकल सब्सट्रेटहरूको सफाई
अर्धचालक वेफरहरू र अप्टिकल सब्सट्रेटहरूले इच्छित आकारहरू बनाउन समान प्रशोधन चरणहरू (काट्ने, पिस्ने) बाट गुज्रन्छन्, कण दूषित पदार्थहरू परिचय गराउँछन् जुन हटाउन गाह्रो हुन्छ र पुन: दूषित हुने सम्भावना हुन्छ। वेफरहरूमा रहेका दूषित पदार्थहरूले सर्किट मुद्रण गुणस्तर बिगार्छन् र चिपको आयु छोटो पार्छन्। अप्टिकल सब्सट्रेटहरूमा, तिनीहरूले अप्टिकल उपकरण र कोटिंग कार्यसम्पादनलाई घटाउँछन्, जसले गर्दा असमान ऊर्जा वितरण हुन्छ र सेवा जीवन कम हुन्छ।
सब्सट्रेट क्षतिको जोखिमका कारण लेजर ड्राई क्लिनिङ यहाँ विरलै प्रयोग गरिन्छ, जबकि भिजेको क्लिनिङ र प्लाज्मा शकवेभ क्लिनिङका धेरै सफल अनुप्रयोगहरू छन्। जु चुआनी एट अलले अल्ट्रा-स्मूथ अप्टिकल सब्सट्रेटहरूमा डाइइलेक्ट्रिक फिल्मको रूपमा माइक्रोन-स्केल म्याग्नेटिक पेन्ट जम्मा गरे, प्रभावकारी स्पंदित लेजर क्लिनिङ प्राप्त गरे। यद्यपि कुल अशुद्धता कणहरू बढे, तिनीहरूको आकार र कभरेज उल्लेखनीय रूपमा घट्यो। झाङ पिङले विभिन्न आकारका कणहरूको लागि सफाई दक्षतामा काम गर्ने दूरी र लेजर ऊर्जाको प्रभावहरूको अध्ययन गरे। प्रयोगहरूले देखाएको छ कि २४० mJ लेजरले १.९० मिमी काम गर्ने दूरीमा प्रवाहकीय गिलासमा पोलिस्टीरिन कणहरूको इष्टतम सफाई हासिल गर्यो। उच्च लेजर ऊर्जाको साथ सफाई दक्षतामा सुधार भयो, र ठूला कणहरू हटाउन सजिलो भयो।
२) धातु उद्योग: धातुको सतह सफाई
धातुको सतह सफाईले म्याक्रोस्कोपिक दूषित पदार्थहरूलाई लक्षित गर्दछ: अक्साइड/रस्ट तहहरू, रंग, कोटिंगहरू र अन्य संलग्नकहरू, जैविक (रस्ट, कोटिंगहरू) वा अजैविक (रस्ट) दूषित पदार्थहरूको रूपमा वर्गीकृत। सफाईले पछिल्ला प्रशोधन/प्रयोग आवश्यकताहरू पूरा गर्दछ: उदाहरणका लागि, वेल्डिंग अघि टाइटेनियम मिश्र धातुहरूबाट १० μm-बाक्लो अक्साइड तहहरू हटाउने, पुन: रंगाउनको लागि विमानको छालाबाट रंग हटाउने, र उत्पादनको गुणस्तर र मोल्ड आयु सुनिश्चित गर्न टायर मोल्डहरूबाट रबर अवशेषहरू सफा गर्ने।
धातुहरूमा दूषित पदार्थ सफा गर्ने थ्रेसहोल्ड भन्दा उच्च क्षति थ्रेसहोल्ड हुन्छ, जसले गर्दा उचित रूपमा संचालित लेजरहरूद्वारा प्रभावकारी सफाई गर्न सकिन्छ। परिपक्व अनुप्रयोगहरूमा समावेश छन्: वाङ लिहुआ एट अलले प्रमाणित गरे कि ५.१ J/cm² लेजरले सब्सट्रेट गुणस्तर संरक्षण गर्दै A5083-111H एल्युमिनियम मिश्र धातुबाट अक्साइड तहहरू हटाएको छ, र १०० वाटको पल्स्ड लेजरले टाइटेनियम मिश्र धातु अक्साइड तहहरू प्रभावकारी रूपमा सफा गरेको छ र सतहको कठोरता बढाएको छ। घरेलु निर्माताहरू (रेकस लेजर, हान्स लेजर, शेन्जेन चुआङक्सिन) ले रबर मोल्ड, धातुको खिया र भाग तेल हटाउनको लागि लेजर सफाई उपकरणहरू व्यापक रूपमा आपूर्ति गर्दछ।
३) सांस्कृतिक अवशेष संरक्षण: सांस्कृतिक अवशेष र कागजी कलाकृतिहरूको सफाई
धातु र ढुङ्गाका सांस्कृतिक अवशेषहरूमा समयसँगै फोहोर, मसीको दाग र अन्य प्रदूषकहरू जम्मा हुन्छन्, जसलाई मौलिक उपस्थिति पुनर्स्थापित गर्न हटाउन आवश्यक पर्दछ। कागजी कलाकृतिहरू (चित्रहरू, सुलेखन) अनुचित भण्डारणको समयमा ढुसी र प्लेकहरू विकास गर्छन्, जसले तिनीहरूको अवस्था र सांस्कृतिक/ऐतिहासिक मूल्यलाई गम्भीर रूपमा बिगार्छ।
झाओ यिङ र अन्यले चामलको कागजमा मोल्ड प्लेकहरूको UV लेजर सफाई प्रमाणित गरे: 3.2 J/mm² मा एकल स्क्यानले पातलो प्लेकहरू हटाइयो, जबकि दुई स्क्यानहरूले पूर्ण रूपमा हटाउन सफल भयो; अत्यधिक लेजर ऊर्जाले कागजलाई क्षति पुर्यायो। झाङ सियाओटोङले लेजर वेट विधि प्रयोग गरेर सुनौलो कांस्य कलाकृतिलाई सफलतापूर्वक पुनर्स्थापित गरे। झाङ लिचेङले हान राजवंशको चित्रित महिला माटोको मूर्तिमा लेजर सफाई लागू गरे। युआन सियाओडोङ र अन्यले ढुङ्गाका अवशेषहरूको लागि लेजर सफाई प्रभावकारिताको मूल्याङ्कन गरे, बलौटे ढुङ्गामा मसी, धुवाँ र रंगको दागहरूको लागि सब्सट्रेट क्षति र हटाउने दक्षताको तुलना गरे।
निष्कर्ष
लेजर सफाई एक उन्नत प्रविधि हो जसमा एयरोस्पेस, सैन्य उपकरण, इलेक्ट्रोनिक्स र अन्य उच्च-परिशुद्धता क्षेत्रहरूमा व्यापक अनुसन्धान र अनुप्रयोग सम्भावनाहरू छन्। यसको दक्षता, वातावरणीय मैत्री र उत्कृष्ट सफाई परिणामहरूको कारण धेरै उद्योगहरूमा परिपक्व, यसको अनुप्रयोगहरू विस्तार हुँदै गइरहेका छन्। स्थापित रंग र खिया हटाउने बाहेक, हालैका प्रगतिहरूमा धातुका तारहरूमा अक्साइड तहहरूको लेजर सफाई समावेश छ। भविष्यको विकास अवस्थित अनुप्रयोगहरू विस्तार गर्ने, नयाँ क्षेत्रहरूमा प्रवेश गर्ने र उपकरणहरू नवीन गर्ने कुरामा निर्भर गर्दछ:
- व्यावहारिक अनुप्रयोगहरूलाई मार्गदर्शन गर्न सैद्धान्तिक अनुसन्धानलाई बलियो बनाउनुहोस्। हालको अनुसन्धान प्रयोगहरूमा धेरै निर्भर छ, परिपक्व सैद्धान्तिक रूपरेखाको अभाव छ। प्राविधिक परिपक्वताको लागि यस्तो रूपरेखा स्थापना गर्नु महत्त्वपूर्ण छ।
- अवस्थित र नयाँ क्षेत्रहरूमा अनुप्रयोगहरू विस्तार गर्नुहोस्। रंग/खिया हटाउने परिपक्वतामा, उदीयमान प्रयोगहरूमा धातुको तार अक्साइड सफाई समावेश छ, जसले वृद्धिको लागि उर्वर भूमि प्रदान गर्दछ।
- बहुउद्देश्यीय विश्वव्यापी उपकरणहरू (जस्तै, संयुक्त रंग/खिया हटाउने) र विशेष उपकरणहरू (जस्तै, सीमित ठाउँहरूको लागि अनुकूल फिक्स्चर/फाइबर) मा विचलन गर्दै नयाँ लेजर सफाई उपकरणहरू विकास गर्नुहोस्। औद्योगिक रोबोटहरूसँग एकीकरण मार्फत पूर्ण स्वचालन एक आशाजनक दिशा हो।
पोस्ट समय: मे-१४-२०२६








