激光清洗技术与应用

　　激光清洗是采用激光作为媒介，通过光与物质（包括基底材料和污染物）的相互作用，达到去除污染物的目的。常规的物理清洗方法中，机械方法无法满足高清洁度清洗要求，超声波清洗法尽管清洗效果不错，但对亚微米级污粒的清洗无能为力，而清洗槽的尺寸又限制了加工零件的范围和复杂程度；化学清洗方法容易导致环境污染。激光清洗是一种新兴的表面清洁技术，更符合当前对于环境保护和社会可持续发展的需要。自上世纪诞生以来，在短短几十年中，在理论和技术方面取得了突飞猛进的发展。目前已经开发出了多种类型的激光清洗设备，并成功应用于工业清洗中，取得了良好的效益。本书分为十章，前四章介绍了激光清洗的概念、基本原理、激光清洗设备，后六章分别介绍了激光清洗在电子元器件、除锈、脱漆、文物、模具等领域的应用。

　　宋峰，南开大学物理学院教授，教育部新世纪优秀人才，天津市131人才第一层次及创新团队负责人，负责30余项国家和省部级课题，多年从事激光清洗研究工作，主持国家相关课题。

目录
第1章清洗技术概述

1.1清洗及其意义

1.1.1清洗的概念

1.1.2清洗使用的行业

1.1.3清洗的意义

1.2清洗方法和分类

1.2.1清洗的四要素

1.2.2常见清洗方法

1.3物理清洗法

1.3.1喷丸清洗技术

1.3.2高压水射流清洗技术

1.3.3干冰清洗技术

1.3.4超声波清洗技术

1.3.5电磁感应清洗技术

1.4化学清洗法

1.4.1化学试剂清洗技术

1.4.2电解清洗技术

1.4.3微生物清洗技术

1.4.4化学清洗的特点

1.5混合清洗法

1.5.1等离子体清洗技术

1.5.2热能清洗技术

1.6激光清洗法

参考文献

第2章激光清洗中的常用激光器

2.1激光基本知识

2.1.1激光

2.1.2激光的工作原理

2.1.3激光器的结构与种类

2.1.4描述激光器的参数

2.2常用激光技术

2.2.1速率方程理论





2.2.2激光调Q技术

2.2.3激光锁模

2.2.4激光放大

2.3激光清洗中激光器的选择依据

2.3.1清洗对象的光学特性

2.3.2激光器参数的影响

2.3.3激光清洗中的常用激光器

2.4Nd∶YAG激光器

2.4.1Nd∶YAG激光器的发光原理

2.4.2Nd∶YAG激光器的基本结构

2.5二氧化碳激光器

2.5.1CO2激光器的发光原理

2.5.2CO2激光器的基本结构

2.5.3CO2激光器的输出特性

2.5.4CO2激光器的主要类型

2.6光纤激光器


2.6.1光纤激光器的发光原理

2.6.2光纤激光器的基本结构

2.6.3光纤激光器的特点

2.7准分子激光器

2.7.1准分子激光器的常见种类

2.7.2准分子激光器的工作原理

2.7.3准分子激光器的基本结构

2.7.4准分子激光器的特点及应用领域

2.8半导体激光器

2.8.1半导体激光器的工作原理

2.8.2半导体激光器的分类

2.8.3半导体激光器的特点及应用领域

参考文献

第3章激光清洗的物理基础

3.1物质对激光的反射、散射和吸收

3.1.1材料对激光的反射和散射

3.1.2材料对光的吸收

3.2污染物与基底的结合力

3.2.1黏附力

3.2.2激光清洗原理概述

3.3干式激光清洗的基本原理

3.3.1烧蚀效应

3.3.2振动效应

3.3.3薄膜弯曲效应

3.3.4爆破效应

3.4湿式激光清洗的作用机制

3.4.1基底强吸收

3.4.2液膜强吸收

3.4.3基底与液膜共同吸收

参考文献

第4章激光清洗设备

4.1激光清洗设备系统简介

4.2Nd∶YAG脉冲式激光清洗机示例

4.2.1电光调Q Nd∶YAG激光清洗设备

4.2.2声光调Q的准连续式激光清洗机

4.3激光清洗设备的生产现状

4.3.1激光清洗设备的国外研究现状

4.3.2使用Nd∶YAG激光的激光清洗机

4.3.3使用CO2激光的激光清洗机

4.3.4使用准分子激光的激光清洗机

4.3.5使用光纤激光的激光清洗机

4.4激光清洗的在线监控方式

4.4.1激光清洗监控方式

4.4.2声波强度测量的实时监控

4.4.3冲击波监控

4.4.4激光诱导荧光谱实时监控

4.4.5激光诱导击穿光谱实时监控

4.4.6光声信号综合实时监控

4.5激光清洗的在线监控示例

4.5.1光声谱监测系统

4.5.2激光清洗的声波监测示例

4.5.3激光诱导击穿光谱监控效果

参考文献

第5章激光清洗在电子元器件中的应用

5.1激光清洗电子元器件的起源

5.2激光清洗微电子元件的主要机理

5.2.1微粒的黏附

5.2.2近场光学聚焦现象

5.2.3干式激光清洗微粒的机理

5.2.4湿式激光清洗微粒的机理

5.3干式激光清洗电子元器件

5.4湿式激光清洗电子元器件

5.5激光清洗电子元器件的应用情况

参考文献

第6章激光清洗在除漆方面的应用

6.1激光除漆的基本介绍

6.2激光除漆的理论研究

6.2.1一维热应力模型

6.2.2激光除漆中的清洗阈值

6.2.3激光除漆的损伤阈值

6.2.4三维清洗模型

6.3激光除漆实验研究方法

6.3.1激光除漆装备

6.3.2激光除漆中的参数研究

6.3.3不同种类基底和油漆的激光清洗

6.3.4激光清洗对基底材料性能的影响

6.4激光除漆中的清洗阈值和损伤阈值

6.5激光清洗参数对清洗效果的影响

6.6激光除漆的实际应用研究

6.6.1飞机蒙皮的激光除漆

6.6.2弹药修理中的激光除漆

6.6.3文物与艺术品中的激光除漆

参考文献

第7章激光清洗在除锈方面的应用

7.1激光除锈的意义

7.2腐蚀的生成与基本成分

7.2.1腐蚀的生成

7.2.2铁锈

7.2.3铜锈

7.2.4铝板上的氧化皮

7.2.5银锈

7.3激光除锈机理

7.3.1金属和腐蚀层对激光的吸收

7.3.2激光除锈时的温度分布

7.3.3激光除锈的主要机理

7.4激光除锈设备和表征方法

7.4.1激光除锈设备

7.4.2激光除锈效果的表征方法

7.5不同激光参数对激光除锈效果的影响

7.6激光除锈的应用研究和实际应用

7.7激光除锈对材料性质的影响

参考文献

第8章激光清洗在模具方面的应用

8.1模具清洗的意义

8.2常用模具清洗方法

8.3模具的激光清洗装置

8.3.1激光器的选择

8.3.2导光系统的结构与光路系统的设计

8.4激光清洗橡胶模具的机理

8.5激光清洗参数对模具清洗效果的影响

8.5.1激光光源

8.5.2激光能量密度

8.5.3激光重复频率

8.5.4光束质量

8.5.5脉冲数

参考文献

第9章激光清洗在历史建筑和艺术品方面的应用

9.1文物清洗修复的意义

9.2石材类文物的激光清洗

9.2.1激光清洗用于建筑物

9.2.2石质艺术品与文物

9.3金属类（青铜）文物的激光清洗

9.4陶器类文物的激光清洗

9.5书画类文物的激光清洗

9.6激光清洗文物与艺术品的部分监测手段

参考文献

第10章激光清洗在其他方面的应用

10.1激光清洗油污

10.1.1油污清洗的意义

10.1.2激光清洗油污的理论补充

10.1.3激光清洗油污的研究

10.2光学基片表面的激光清洗

10.2.1激光清洗光学器件的意义

10.2.2激光清洗光学器件的实验研究

10.3建筑物的激光清洗

10.4核电站的激光清洗

10.5其他领域的激光清洗应用

参考文献
后记

索引