วิธีการใช้การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์

กระบวนการช็อกในการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์เกี่ยวข้องกับชุดของปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิสัมพันธ์ระหว่างเลเซอร์กับวัสดุ ส่งผลให้เกิดคลื่นกระแทกที่ส่งผลกระทบต่อพื้นผิวของวัสดุภายใต้อิทธิพลของคลื่นกระแทกเหล่านี้ สารปนเปื้อนบนพื้นผิวจะแตกออกเป็นฝุ่นหรือเศษเล็กเศษน้อย และลอกออกจากพื้นผิวกลไกที่ทำให้เกิดคลื่นกระแทกเหล่านี้มีความหลากหลาย รวมถึงปรากฏการณ์พลาสมา ไอ และการขยายตัวและการหดตัวเนื่องจากความร้อนอย่างรวดเร็ว

ยกตัวอย่างคลื่นช็อกพลาสม่า เราสามารถเข้าใจโดยย่อว่ากระบวนการกระตุ้นด้วยเลเซอร์ในการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ช่วยขจัดสิ่งปนเปื้อนบนพื้นผิวได้อย่างไรด้วยการใช้เลเซอร์ที่มีความกว้างพัลส์สั้นพิเศษ (ns) และกำลังสูงสุดสูงเป็นพิเศษ (107– 1,010 W／cm2) อุณหภูมิพื้นผิวอาจเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจนถึงอุณหภูมิการกลายเป็นไอ แม้ว่าการดูดซับพื้นผิวของเลเซอร์จะอ่อนแอก็ตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วนี้ก่อให้เกิดไอเหนือพื้นผิวของวัสดุ ดังที่แสดงในภาพประกอบ (a)อุณหภูมิของไอสามารถสูงถึง 104 – 105 เคลวิน ซึ่งเพียงพอที่จะทำให้ไอระเหยหรืออากาศโดยรอบกลายเป็นไอออนพลาสมาจะปิดกั้นเลเซอร์ไม่ให้เข้าถึงพื้นผิวของวัสดุ ซึ่งอาจจะหยุดการกลายเป็นไอของพื้นผิวได้อย่างไรก็ตาม พลาสมายังคงดูดซับพลังงานเลเซอร์ต่อไป ทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นอีก และสร้างสถานะอุณหภูมิและความดันที่สูงมากเฉพาะที่สิ่งนี้สร้างผลกระทบชั่วขณะที่ 1-100 kbar บนพื้นผิวของวัสดุและค่อยๆ ส่งผ่านเข้าด้านใน ดังที่แสดงในภาพประกอบ (b) และ (c)ภายใต้ผลกระทบของคลื่นกระแทก สิ่งปนเปื้อนบนพื้นผิวจะแตกออกเป็นฝุ่น อนุภาค หรือชิ้นส่วนขนาดเล็กเมื่อเลเซอร์เคลื่อนออกจากตำแหน่งที่ได้รับการฉายรังสี พลาสมาจะหายไปทันที ทำให้เกิดแรงดันลบเฉพาะที่ และอนุภาคหรือชิ้นส่วนของสารปนเปื้อนจะถูกกำจัดออกจากพื้นผิว ดังแสดงในภาพประกอบ (d)