Cách thực hiện làm sạch bằng laser

Quá trình sốc trong làm sạch bằng laser bao gồm một loạt phản ứng xảy ra trong quá trình tương tác giữa tia laser và vật liệu, dẫn đến sóng xung kích tác động lên bề mặt vật liệu.Dưới tác động của các sóng xung kích này, các chất ô nhiễm trên bề mặt vỡ ra thành bụi hoặc mảnh vụn, bong tróc khỏi bề mặt.Cơ chế gây ra các sóng xung kích này rất đa dạng, bao gồm plasma, hơi và hiện tượng giãn nở và co nhiệt nhanh chóng.

Lấy sóng xung kích plasma làm ví dụ, chúng ta có thể hiểu ngắn gọn quá trình xung kích trong quá trình làm sạch bằng laser loại bỏ các chất gây ô nhiễm trên bề mặt như thế nào.Với việc ứng dụng laser có độ rộng xung cực ngắn (ns) và công suất cực đại cực cao (107– 1010 W/cm2), nhiệt độ bề mặt có thể tăng mạnh đến nhiệt độ hóa hơi ngay cả khi độ hấp thụ bề mặt của laser yếu.Sự tăng nhiệt độ nhanh chóng này tạo thành hơi phía trên bề mặt vật liệu, như thể hiện trong hình minh họa (a).Nhiệt độ hơi có thể đạt tới 104 – 105 K, đủ để ion hóa chính hơi hoặc không khí xung quanh, tạo thành plasma.Plasma chặn tia laser chạm tới bề mặt vật liệu, có thể ngăn chặn sự bốc hơi bề mặt.Tuy nhiên, plasma tiếp tục hấp thụ năng lượng laser, làm tăng thêm nhiệt độ của nó và tạo ra trạng thái cục bộ có nhiệt độ và áp suất cực cao.Điều này tạo ra tác động nhất thời từ 1-100 kbar lên bề mặt vật liệu và truyền dần vào bên trong, như minh họa trong hình minh họa (b) và (c).Dưới tác động của sóng xung kích, các chất ô nhiễm trên bề mặt bị vỡ thành bụi, hạt hoặc mảnh nhỏ.Khi tia laser di chuyển ra khỏi vị trí được chiếu xạ, plasma biến mất ngay lập tức, tạo ra áp suất âm cục bộ và các hạt hoặc mảnh chất gây ô nhiễm được loại bỏ khỏi bề mặt, như minh họa trong hình minh họa (d).