激光在石材清洗行业中的应用方法

一、激光石材清洗原理

    激光具有高亮度，高方向性、高单色性和高相干性的特性，这是普通光源所无法比较的。应用激光的高亮度，经过透镜聚焦后，能在焦点左近产生上千万度以至上万度的温度。激光的高方向性使得激光能有效停止长间隔传输。激光的单色性极高，波长单一，有利于聚焦和波长选择。

    激光清洗就其清洗机理而言，可分为两大类：一类是应用清洁基片（也称为母体）与外表附着物（污物）对某一波长激光能量，具有差异很大的吸收系数。辐射到外表的激光能量，大局部被外表附着物所吸收，使之受热或气化蒸发、或霎时收缩，并被外表构成的蒸气流带动脱离物体外表，到达清洗目的。而基片由于对该波长的激光吸收能量极小，不会被损伤。对此类激光清洗，选择适宜的波长和控制好激光能量，是完成平安高效清洗的关键。另一类是适用于清洁基片与外表附着物的激光能量吸收系数差异不大，或基片对涂层受热构成的酸性蒸气较敏感，或涂层受热后会产生有毒物质等状况的清洗办法。该类办法通常是应用高功率高反复率的脉冲激光冲击被清洗的外表，使局部光束转换成声波。声波击中下层硬外表后，近回的局部与激光产生的入射声波微小爆炸，涂层被粉碎、压成粉末，再被真空泵肃清，而底下的基片不会损伤。

    激光清洗与机械磨擦清洗、化学腐蚀清洗、液体固体强力冲击清洗，高频超声清洗等传统清洗办法相比，有明显的优点。它高效、快捷、本钱低，对基片产生的热负荷和机械负荷小，清洗为非损伤；废物可回收，无环境污染；平安牢靠，不损伤操作人员安康；多功用，能够肃清各种不同厚度、不同成份的涂层；清洁过程易于完成自动化控制，完成远间隔遥控清洗等。

    二、激光清洗的办法

    从办法上剖析，激光石材清洗办法有4种：1、激光干洗法，即采用脉冲激光直接辐射去污；2、激光＋液膜办法，即首先堆积一层液膜于基体外表，然后用激光辐射去污；3、激光＋惰性气体的办法，即在激光辐射的同时，用惰性气体吹向基体外表，当污物从外表剥离后会立刻被气体吹离外表，以防止外表被再次污染和氧化；4、运用激光使污垢松懈后，再用非腐蚀性化学办法清洗。目前，常用的是前3种办法。第4种办法仅见于石质文物的清洗中。

    三、激光清洗的应用

    石雕和石刻等年代长远的高档石质艺术品，由于其极精密和易损的外表构造，成为激光清洗技术应用最早的范畴。人们发现，用激光肃清石质文物外表的污垢有其共同的优势，它可以非常清确地控制光束在复杂的外表上挪动，肃清污垢而不损伤文物石材。例如，1992年9月，结合国教材文组织的世界文化遗产维护组织为留念该组织创立20周年，对非常著名的英国亚眠大教堂停止了维修，亚眠大教堂西侧圣母门非常精巧的大理石雕琢是工程的关键。在为期一年的圣母门维修工程中，维修人员借助于激光，用激光光束除去了掩盖在大理石雕琢花纹上几毫米厚的黑色垢层，大理石外表原来的色泽表现出来，使精巧的雕琢重现光荣。又如，英国最重要的石雕珍藏处之一的英斯布伦蒂尔的石雕珍藏品经激光清洗后，也得到同样的效果。图1为奥天时的文物维护工作者用带有关节臂的YAG激光对14世纪中叶的St、Stephen大教堂上的石雕停止清洗。

    人们用电子显微镜察看激光清洗后的石雕外表，发现激光清洗后石头的构造没有变化，被清洗的外表既润滑又平整，没有损伤。这跟用微粒子放射法（喷砂法）清洗后的外表完整不同。微粒子放射法清洗后大理石外表构造的损伤是难以防止的，特别是对已有硫酸盐垢层的大理石外表。电子显微镜的察看还发现，激光映照后，外表下岩石资料的各项性质既无退化，也无改动。目前，用激光清洗石灰后，大理石等高档石质资料外表污垢的工作已成为一项新的很有出路的业务项目。除了对石质资料的清洗外，激光清洗在玻璃、石英、金属、模具、牙齿、芯片、电极、磁头、磁盘以及各种微电子产品的清洗中都有很好的效果，曾经有了一定的应用。