[实用新型]窄脉宽激光自动除污机

说明书

【技术领域】

本实用新型是属于激光技术应用领域，涉及一种利用窄脉宽激光与物质相互作用的效应来清除金属、半导体、建筑物等介质表面的氧化物、锈蚀物、油漆、油渍、残留物等各种污物，同时利用该效应所形成的超声信号来保证被除污后介质表面的完好，并可以实现自动化除污的装置。

【背景技术】

任何工件或物质在长期使用过程中其表面都会形成某种污染物，或者是被附着上某种物质，它们的存在会给该物质的正常使用带来危害，需要加以清除。目前清除污物的手段包括手工/机械摩擦法、化学试剂法等，这些常规清洗方法具有费时费力、损伤工件、成本高昂等缺点，相比之下激光除污法作为一种新型除污手段能够基本上克服上述缺点。一般地讲，激光除污的过程比较复杂，目前已知的主要机制可以分为烧蚀效应和振动效应两种。

常规的激光除污装置的除污机制主要是烧蚀效应，即利用激光能量高度集中的特点，通过集中照射被污染介质的表面，使污染物吸收激光能量达到高温，从而使污染物燃烧分解或气化来将污物清除的方法。原理如图1所示。污物附着在工件表面(图1.a)，选择合适波长的激光进行照射，使污物吸收大部分激光能量，污物吸收激光能量之后温度会上升，当温度达到污物的沸点时便会产生气化现象(图1.b)，最终使其从样品表面脱离(图1.c)。在这种情况，我们可以假设污物两端满足绝热条件，设入射激光平均功率密度为I0，则有热传导方程：

ρc∂T(z,t)∂t=λ∂2T(z,t)∂z2+αI0Ae-Az(0≤t<τ,0≤z≤l)---(1)]]>

其中，ρ是物体的密度，c是物体的比热容，λ是物体的热导率，α是物体对激光的吸收率，A是物体对激光的吸收系数，τ是脉冲激光作用时间即激光脉宽，1是物体的厚度，a_t是物体的热扩散率。设初始温度T＝300K，则相应的可以得到污物升高的温度ΔT的解为：

ΔT(z,t)=T(z,t)-T(z,0)]]>