L-applikazzjonijiet tat-tindif bil-lejżer u t-tneħħija taż-żebgħa rċevew ħafna attenzjoni f'dawn l-aħħar snin, peress li l-metodi tradizzjonali tat-tneħħija taż-żebgħa bħal sandblasting u tqaxxir taż-żebgħa kimika jiġġeneraw ħafna tniġġis ambjentali. Wasal iż-żmien li tieħu vantaġġ mis-soluzzjonijiet tat-tneħħija taż-żebgħa ħadra. Billi tikkontrolla sew parametri bħall-wisa 'tal-polz, id-densità tal-enerġija, ir-rata ta' ripetizzjoni u d-daqs tar-raġġ, il-lejżers jistgħu jintużaw biex iwettqu xogħol ta 'kwalità għolja u jneħħu kisjiet [Referenza 1] Il-vantaġġi tat-tneħħija taż-żebgħa bil-lejżer jistgħu jinġabru fil-qosor kif ġej:
● Inqas konsumabbli
● Inqas skart sekondarju
● L-ebda ħsara mekkanika lis-sottostrat bl-użu ta 'parametri tal-laser ikkontrollati
● Adeżjoni aħjar minħabba l-ħruxija tal-wiċċ imnaqqsa
● Aktar mgħaġġla minn metodi tradizzjonali
● Aktar effiċjenti minn metodi tradizzjonali
Hemm żewġ modi biex jinkiseb it-tindif bil-lejżer. L-ewwel hija l-ablazzjoni bil-lejżer, fejn polz ta 'enerġija għolja jew raġġ ta' mewġ kontinwu intens jiġġenera plażma fil-kisi, u l-mewġa ta 'xokk iġġenerata mill-plażma tisfa l-kisja f'partiċelli. It-tieni hija d-dekompożizzjoni termali, fejn raġġ tal-mewġ kontinwu ta 'enerġija aktar baxxa jew polz twil jista' jsaħħan il-wiċċ u eventwalment jevapora l-kisi. Dawn iż-żewġ mekkaniżmi huma murija fil-Figuri 1 u 2.
Figura 1 Passi tal-ablazzjoni bil-lejżer
Figura 2 Passi ta' dekompożizzjoni termali
Ikun xi jkun il-mekkaniżmu, parametri tal-laser mhux ikkontrollati jistgħu jagħmlu ħsara lis-sottostrat u jikkawżaw problemi. Kemm lejżers kontinwi u pulsati jistgħu jintużaw għat-tindif tal-lejżer, iżda huwa importanti li wieħed jifhem l-effetti differenti li dawn il-lejżers jipproduċu fuq sottostrati differenti. L-assorbiment ta 'lejżer kontinwu minn sottostrat jiddependi fuq il-wavelength tiegħu, b'wavelengths iqsar ġeneralment jirriżultaw f'assorbiment akbar. Għal laser pulsat klassiku, min-naħa l-oħra, il-fond tal-penetrazzjoni LT fis-sottostrat huwa indipendenti mill-wavelength u jiddependi minflok fuq il-wisa 'tal-polz τp tal-laser u d-diffusività D tas-sottostrat, kif muri fl-Ekwazzjoni 1.
Għal lejżer pulsat klassiku, żieda fil-wisa 'tal-polz iżżid il-limitu tal-ablazzjoni, li huwa definit bħala l-enerġija minima meħtieġa biex titneħħa volum ta' unità ta 'materjal skont l-ekwazzjoni li ġejja:
fejn ρ hija d-densità u Hv hija s-sħana ta 'vaporizzazzjoni (l-ammont ta' sħana meħtieġa biex tiġi vaporizzata massa unità ta 'materjal f'Joules għal kull gramma). Għalhekk, impulsi itwal inaqqsu l-effiċjenza tal-ablazzjoni. Lejżers pulsati klassiċi jiddependu wkoll fuq ir-rata ta 'repetizzjoni tal-polz, bl-effiċjenza tal-ablazzjoni tiżdied hekk kif tiżdied ir-rata ta' ripetizzjoni.
Sar studju li jinvestiga t-tħaddim tas-CW u tal-impulsi tal-lejżers bl-użu ta 'laser tal-fibra ta' 1.07 μm [Ref 2]. F'dan l-istudju, l-istess laser kontinwu kien mixgħul u mitfi biex jipproduċi impulsi ta 'wisa' twil. Dan l-istudju sab li fil-modalità CW, l-enerġija speċifika (definita bħala l-enerġija meħtieġa biex jitneħħa volum ta 'unità ta' materjal (mm3) f'Joules u inversament proporzjonali għall-effiċjenza tal-ablazzjoni) tonqos maż-żieda fil-veloċità tal-iskannjar u l-qawwa tal-lejżer. Għall-modalità tal-impulsi, l-effiċjenza tal-ablazzjoni nstabet li hija dipendenti fuq iċ-ċiklu tad-dazju (il-proporzjon tal-wisa 'tal-polz mal-intervall tal-ħin bejn żewġ impulsi). Iż-żieda taċ-ċiklu tad-dazju, l-effiċjenza tal-ablazzjoni żdiedet. Dan huwa b'kuntrast mal-lasers pulsati klassiċi, fejn, b'rata ta 'ripetizzjoni fissa, iż-żieda tal-wisa' tal-polz (u għalhekk iċ-ċiklu tad-dazju) tnaqqas l-effiċjenza tal-ablazzjoni. Il-Figura 3 tqabbel l-enerġija speċifika kontra l-qawwa u l-veloċità tal-iskannjar għal laser CW ta '1 kHz u lejżer pulsat (jiġifieri, laser CW mixgħul u mitfi) fuq sottostrat tal-istainless steel.
Figura 3: Il-plott tax-xellug turi l-enerġija speċifika tal-lejżer CW kontra l-qawwa tal-lejżer, u l-plott tal-lemin turi l-enerġija speċifika tal-polz ta '1 kHz kontra ċ-ċiklu tad-dazju tal-lejżer
L-ogħla qawwa tal-laser pulsat (jiġifieri, laser CW li jixgħel u jitfi) huwa 1800 W, u l-qawwa medja tagħha hija kważi l-istess bħall-laser CW, iżda kif jista 'jiġi osservat mill-graff, l-enerġija speċifika hija kważi 2 darbiet aktar baxxi. Modalità pulsata meta mqabbla mal-modalità CW. Il-modalità CW tidher li għandha aktar telf meta mqabbla mal-modalità pulsata minħabba li l-qawwa tal-lejżer tagħha hija dejjem fl-ogħla livell.
Madankollu, il-mod ta 'tħaddim tal-lejżer mhuwiex l-unika konsiderazzjoni biex jiġi deċiż jekk tużax lejżer pulsat (jiġifieri, mewġ kontinwu mixgħul u mitfi) jew lejżer tal-mewġ kontinwu għat-tindif tal-lejżer. Il-mod ta 'skannjar huwa wkoll konsiderazzjoni importanti oħra li għandek tikkonsidra. Huwa importanti li l-ħin ta 'interazzjoni bejn ir-raġġ tal-lejżer u l-kisi huwa qasir sabiex l-effett
ta 'ħsara termali hija minima. Dan jista 'jinkiseb bl-użu ta' impulsi qosra b'intensità għolja għolja jew bl-użu ta 'lejżer kontinwu u veloċitajiet ta' skanjar veloċi.
Meta wieħed iqis li l-qawwa kontinwa tal-lejżer hija ġeneralment aktar qawwija, irħas, u aktar imħatteb minn lasers pulsati, mhix għażla ħażina għat-tindif tal-lejżer. Sfortunatament, l-iskaners tal-galvanometru użati tradizzjonalment għat-tindif tal-lejżer ma jistgħux jimmaniġġjaw lejżers b'ħafna kilowatt. L-iskaners tal-galvanometru użati għal lejżers ta 'qawwa għolja huma wkoll pjuttost tqal u ma jistgħux joperaw b'veloċitajiet ta' skanjar għoljin. Għalhekk, ġie propost tip ġdid ta 'skaner imsejjaħ polygon scanner li għandu biss parti waħda li tiċċaqlaq, il-poligonu [Ref 3]. Dawn l-iskaners tal-poligoni huma kapaċi jimmaniġġjaw poteri ogħla tal-lejżer u ntwerew li huma tliet darbiet aktar mgħaġġla mill-iskaners tal-galvanometru. Bl-użu ta 'veloċitajiet ta' rotazzjoni modesti, skaners tal-poligoni jistgħu jipproduċu veloċitajiet ta 'skanjar tal-wiċċ ta' aktar minn 50 metru kull sekonda. Din il-veloċità għolja tal-iskannjar tippermetti li l-ħin tal-interazzjoni tar-raġġ mal-wiċċ tax-xogħol ikun qasir u jippermetti li jintużaw poteri tal-laser għoljin ħafna. Skaner Figuygon.
Fil-qosor, l-għażla li tuża lejżer CW jew pulsat (jiġifieri CW jew lejżers klassiċi tal-polz qasir li jinxtegħlu u jintfew) għat-tindif tal-lejżer tiddependi fuq diversi fatturi, bħat-tip ta’ sottostrat, l-assorbiment tal-kisi u l- spiża tal-laser. Il-kombinazzjoni ta 'skaner poligonu u lejżer kontinwu tipproduċi veloċitajiet ta' skanjar mgħaġġla u hija għażla promettenti li għandha tiġi kkunsidrata meta lejżers klassiċi pulsati ma jkunux disponibbli
