การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์

ทำความเข้าใจหลักการและการประยุกต์เทคโนโลยีการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์

ทำความเข้าใจหลักการและการประยุกต์เทคโนโลยีการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ | เลเซอร์ไชน่า

ค้นพบโลกแห่งการปฏิวัติเทคโนโลยีการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ด้วยคำแนะนำที่ครอบคลุมนี้ เรียนรู้เกี่ยวกับหลักการ ประเภท และการใช้งานที่หลากหลายของวิธีการทำความสะอาดที่มีความแม่นยำสูงซึ่งกำลังเปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรม

รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับ การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ เทคโนโลยี

การถือกำเนิดของเทคโนโลยีการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ถือเป็นการปฏิวัติครั้งยิ่งใหญ่ในด้านวิธีการทำความสะอาด เทคนิคที่เป็นนวัตกรรมใหม่นี้ใช้ประโยชน์จากความหนาแน่นของพลังงานสูง ความแม่นยำ และการนำไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพของเลเซอร์ นำเสนอข้อได้เปรียบที่ชัดเจนเหนือวิธีการทำความสะอาดแบบดั้งเดิมในแง่ของประสิทธิภาพ ความแม่นยำ และความสามารถในการทำความสะอาดสถานที่เฉพาะ ประโยชน์ที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งคือการหลีกเลี่ยงมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมที่มักเกี่ยวข้องกับวิธีการทำความสะอาดด้วยสารเคมี โดยไม่ทำให้พื้นผิวเสียหาย

หลักการของการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์

ทำความเข้าใจหลักการและการประยุกต์เทคโนโลยีการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ | เลเซอร์ไชน่า

การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์เกี่ยวข้องกับการกำจัดวัสดุออกจากพื้นผิวที่เป็นของแข็ง (หรือบางครั้งก็เป็นของเหลว) โดยให้วัสดุสัมผัสกับลำแสงเลเซอร์ เมื่อเลเซอร์เรืองแสงต่ำ พลังงานเลเซอร์ที่ถูกดูดซับจะร้อนและระเหยหรือทำให้วัสดุระเหิด เมื่อมีการไหลเวียนสูง วัสดุมักจะกลายเป็นพลาสมา โดยทั่วไป การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์หมายถึงการใช้เลเซอร์แบบพัลซิ่งเพื่อกำจัดวัสดุ แต่ด้วยความเข้มที่เพียงพอ ลำแสงเลเซอร์แบบคลื่นต่อเนื่องก็สามารถสลายวัสดุได้เช่นกัน เลเซอร์ Excimer ที่ทำงานในระดับอัลตราไวโอเลตระดับลึกนั้นส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการถ่ายภาพด้วยแสง โดยมีความยาวคลื่นประมาณ 200 นาโนเมตร ความลึกของการดูดซับพลังงานเลเซอร์และปริมาณของวัสดุที่ถูกดึงออกด้วยพัลส์เลเซอร์เดี่ยวนั้นขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางแสงของวัสดุ เช่นเดียวกับความยาวคลื่นของเลเซอร์และระยะเวลาของพัลส์ มวลรวมที่ถูกระเหยโดยแต่ละพัลส์ หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าอัตราการระเหย จะได้รับอิทธิพลอย่างมีนัยสำคัญจากคุณลักษณะของเลเซอร์ เช่น ความเร็วในการสแกนลำแสง และการทับซ้อนกันของเส้นสแกน

ประเภทของเทคโนโลยีการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์

  • การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์แบบแห้ง: วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการฉายรังสีเลเซอร์แบบพัลส์โดยตรงบนชิ้นงาน ทำให้พื้นผิวหรือสิ่งปนเปื้อนบนพื้นผิวดูดซับพลังงานและเพิ่มอุณหภูมิ ส่งผลให้เกิดการขยายตัวเนื่องจากความร้อนหรือการสั่นสะเทือนของพื้นผิว นำไปสู่การแยกตัว สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้สองวิธี: สารปนเปื้อนบนพื้นผิวจะขยายตัวเนื่องจากการดูดซับของเลเซอร์ หรือวัสดุพิมพ์จะสั่นสะเทือนเนื่องจากความร้อนที่เกิดจากเลเซอร์
  • การทำความสะอาดเลเซอร์แบบเปียก: ก่อนการฉายรังสีเลเซอร์แบบพัลซิ่ง ฟิล์มเหลวจะถูกติดบนพื้นผิวของชิ้นงาน อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของฟิล์มของเหลวภายใต้อิทธิพลของเลเซอร์ทำให้เกิดการระเหย ทำให้เกิดคลื่นกระแทกที่ส่งผลกระทบต่ออนุภาคสิ่งปนเปื้อนและหลุดออกจากซับสเตรต วิธีนี้ต้องการให้พื้นผิวและฟิล์มของเหลวไม่ทำปฏิกิริยา ซึ่งเป็นการจำกัดช่วงของวัสดุที่ใช้ได้
  • การทำความสะอาดคลื่นกระแทกพลาสม่าที่เหนี่ยวนำด้วยเลเซอร์: คลื่นกระแทกพลาสมาทรงกลมจะถูกสร้างขึ้นเมื่อลำแสงเลเซอร์ทำให้อากาศแตกตัวเป็นไอออนในระหว่างการฉายรังสี คลื่นกระแทกส่งผลกระทบต่อพื้นผิวของชิ้นงานที่จะทำความสะอาด โดยปล่อยพลังงานที่ขจัดสิ่งปนเปื้อนโดยไม่ส่งผลกระทบต่อพื้นผิว เทคนิคนี้สามารถทำความสะอาดอนุภาคปนเปื้อนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายสิบนาโนเมตร และไม่จำกัดด้วยความยาวคลื่นเลเซอร์

หลักการทางกายภาพของการทำความสะอาดพลาสมาสามารถสรุปได้ดังนี้

  1.  ลำแสงเลเซอร์ที่ปล่อยออกมาจากเลเซอร์จะถูกดูดซับโดยชั้นสิ่งปนเปื้อนบนพื้นผิวที่จะบำบัด
  2.  การดูดซับพลังงานสูงจะสร้างพลาสมาที่ขยายตัวอย่างรวดเร็ว (ก๊าซที่มีไอออนไนซ์สูงและไม่เสถียร) ทำให้เกิดคลื่นกระแทก
  3.  คลื่นกระแทกจะแยกส่วนสิ่งปนเปื้อนออก จากนั้นจึงถูกขับออกมา
  4.  ความกว้างพัลส์ของแสงจะต้องสั้นพอที่จะหลีกเลี่ยงการสะสมความร้อนที่อาจสร้างความเสียหายให้กับพื้นผิวที่ผ่านการบำบัด
    e) การทดลองแสดงให้เห็นว่าเมื่อมีออกไซด์บนพื้นผิวโลหะ พลาสมาจะก่อตัวที่ส่วนต่อประสานของโลหะ

พลาสมาจะถูกสร้างขึ้นก็ต่อเมื่อความหนาแน่นของพลังงานเกินเกณฑ์ที่กำหนด ซึ่งขึ้นอยู่กับสิ่งปนเปื้อนหรือชั้นออกไซด์ที่ถูกกำจัดออกไป ผลกระทบจากเกณฑ์นี้จำเป็นสำหรับการทำความสะอาดที่มีประสิทธิภาพ ในขณะเดียวกันก็รับประกันความปลอดภัยของวัสดุซับสเตรต มีเกณฑ์ที่สองสำหรับการสร้างพลาสมา หากเกินขนาดอาจทำให้วัสดุพิมพ์เสียหายได้ เพื่อให้มั่นใจว่าการทำความสะอาดมีประสิทธิผลโดยไม่ทำร้ายพื้นผิว จะต้องปรับพารามิเตอร์เลเซอร์เพื่อให้ความหนาแน่นของพลังงานพัลส์อยู่ระหว่างเกณฑ์ทั้งสองอย่างเคร่งครัด

ในขั้นต้น เทคโนโลยีการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ทั้งสามประเภทนี้ได้รับการพัฒนาเพื่อทำความสะอาดอนุภาคขนาดเล็กมากจากเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับความก้าวหน้าของเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ อย่างไรก็ตาม การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ได้ถูกนำมาใช้ในด้านอื่นๆ ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา เช่น การทำความสะอาดแม่พิมพ์ยาง การขจัดสีออกจากผิวหนังเครื่องบิน และการฟื้นฟูพื้นผิวของโบราณวัตถุทางวัฒนธรรม

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์

ทำความเข้าใจหลักการและการประยุกต์เทคโนโลยีการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ | เลเซอร์ไชน่า

สนามเซมิคอนดักเตอร์

การทำความสะอาดเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์และซับสเตรตแบบออปติคัลเกี่ยวข้องกับกระบวนการที่คล้ายกัน นั่นคือ การสร้างรูปร่างวัตถุดิบผ่านการตัด การเจียร และวิธีการอื่นๆ ในระหว่างกระบวนการเหล่านี้ จะมีการปนเปื้อนของอนุภาคซึ่งยากต่อการกำจัดและมีความเสี่ยงร้ายแรงที่จะเกิดการปนเปื้อนซ้ำ สารปนเปื้อนบนพื้นผิวของเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์อาจส่งผลต่อคุณภาพของการพิมพ์แผงวงจร และทำให้อายุการใช้งานของชิปเซมิคอนดักเตอร์สั้นลง สารปนเปื้อนบนพื้นผิวเชิงแสงอาจส่งผลกระทบต่อคุณภาพของอุปกรณ์เชิงแสงและการเคลือบ ซึ่งอาจนำไปสู่การกระจายพลังงานที่ไม่สม่ำเสมอและอายุการใช้งานที่ลดลง

เนื่องจากการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์แบบแห้งสามารถทำให้เกิดความเสียหายต่อซับสเตรตได้ง่าย การใช้งานในการทำความสะอาดเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์และซับสเตรตแบบออปติกจึงมีจำกัด การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์แบบเปียกและการทำความสะอาดคลื่นกระแทกพลาสมาที่เกิดจากเลเซอร์ถูกนำมาใช้อย่างประสบความสำเร็จมากขึ้นในสาขานี้

สาขาวัสดุโลหะ

การทำความสะอาดพื้นผิววัสดุโลหะเกี่ยวข้องกับการปนเปื้อนในระดับมหภาค ตรงกันข้ามกับการทำความสะอาดด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่พบในแผ่นเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์และพื้นผิวแบบออปติก สารปนเปื้อนบนพื้นผิวโลหะโดยทั่วไปประกอบด้วยชั้นออกไซด์ (สนิม) ชั้นสี สารเคลือบ และการยึดเกาะอื่นๆ ซึ่งอาจเป็นแบบอินทรีย์ (สี สารเคลือบ) หรืออนินทรีย์ (สนิม)

การทำความสะอาดสารปนเปื้อนบนพื้นผิวโลหะส่วนใหญ่ทำหน้าที่ในการเตรียมสำหรับการแปรรูปหรือการใช้งานในภายหลัง ตัวอย่างเช่น ก่อนที่จะเชื่อมชิ้นส่วนโลหะผสมไทเทเนียม จำเป็นต้องขจัดชั้นออกไซด์ที่มีความหนาประมาณ 10μm หรือเมื่อทำการยกเครื่องเครื่องบิน ให้ถอดชั้นสีเดิมออกจากผิวหนังเพื่อทาสีใหม่ การทำความสะอาดแม่พิมพ์ยางล้อเป็นประจำเพื่อขจัดอนุภาคยางที่เกาะติดถือเป็นสิ่งสำคัญในการรักษาความสะอาดของพื้นผิว ซึ่งรับประกันคุณภาพของยางที่ผลิตและอายุการใช้งานของแม่พิมพ์ เนื่องจากเกณฑ์ความเสียหายของวัสดุโลหะสูงกว่าเกณฑ์การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์สำหรับการปนเปื้อนบนพื้นผิว การเลือกเครื่องทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ด้วยกำลังที่เหมาะสมจึงสามารถให้ผลลัพธ์ที่ดี และสิ่งนี้ได้ประสบความสำเร็จในการนำไปใช้ในด้านต่างๆ

เทคโนโลยีการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์เป็นเทคนิคขั้นสูงที่มีการวิจัยอย่างกว้างขวางและมีแนวโน้มการใช้งานในสาขาระดับไฮเอนด์ เช่น การบินและอวกาศ อุปกรณ์ทางทหาร และอิเล็กทรอนิกส์ การใช้งานมีการขยายตัวเนื่องจากประสิทธิภาพ เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และผลการทำความสะอาดที่มีประสิทธิภาพ เทคโนโลยีที่ไม่เพียงแต่ได้รับการยอมรับอย่างดีเท่านั้น การกำจัดสี และการกำจัดสนิม แต่ก็มีรายงานในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาในการทำความสะอาดชั้นออกไซด์บนสายไฟโลหะ การขยายการใช้งานในปัจจุบันและการสำรวจสาขาใหม่ๆ เป็นรากฐานสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ การพัฒนาและความหลากหลายของอุปกรณ์ทำความสะอาดเลเซอร์ใหม่ รวมถึงเครื่องจักรที่ครอบคลุมการใช้งานหลายประเภทและที่ออกแบบมาเพื่อวัตถุประสงค์เฉพาะยังคงดำเนินต่อไป การบูรณาการในอนาคตกับหุ่นยนต์อุตสาหกรรมเพื่อให้การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์แบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบถือเป็นทิศทางที่น่าหวังเช่นกัน

แนวโน้มการพัฒนาเทคโนโลยีการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์

  • เสริมสร้างการวิจัยทางทฤษฎีในการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์เพื่อเป็นแนวทางในการประยุกต์ใช้ การทบทวนวรรณกรรมที่มีเนื้อหากว้างขวางเผยให้เห็นว่าไม่มีระบบทางทฤษฎีที่ครบถ้วนสมบูรณ์ที่สนับสนุนเทคโนโลยีการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ โดยงานวิจัยส่วนใหญ่อยู่ในขั้นทดลอง การสร้างระบบทางทฤษฎีเป็นพื้นฐานสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ให้เติบโตต่อไป
  • ขยายการใช้งานในสาขาที่มีอยู่และสำรวจสิ่งใหม่ เทคโนโลยีการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ได้รับการพัฒนาอย่างเต็มที่ในการใช้งาน เช่น การขจัดสีและการกำจัดสนิม และรายงานล่าสุดได้เน้นย้ำถึงการใช้เลเซอร์ในการทำความสะอาดชั้นออกไซด์บนสายไฟโลหะ การเติบโตของการใช้งานทั้งในพื้นที่ที่มีอยู่และสาขาใหม่ถือเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยี
  • การพัฒนาเครื่องทำความสะอาดเลเซอร์รุ่นใหม่ อุปกรณ์ในอนาคตมีแนวโน้มที่จะมีความหลากหลาย โดยเครื่องจักรบางเครื่องครอบคลุมการใช้งานหลายอย่าง เช่น เครื่องจักรเครื่องเดียวที่สามารถขจัดสีและขจัดสนิมได้ และอื่นๆ ที่ออกแบบมาสำหรับงานเฉพาะ อาจต้องใช้จิ๊กแบบกำหนดเองหรือไฟเบอร์ออปติกเพื่อทำความสะอาดสารปนเปื้อนในพื้นที่ขนาดเล็ก การร่วมมือกับหุ่นยนต์อุตสาหกรรมเพื่อทำความสะอาดด้วยเลเซอร์แบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบถือเป็นอีกแนวทางการใช้งานที่กำลังได้รับความนิยม

สรุป

เทคโนโลยีการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ซึ่งแสดงโดยเครื่องทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ เป็นตัวอย่างที่ชัดเจนของนวัตกรรมสมัยใหม่ โดยนำเสนอคุณประโยชน์มากมายที่วิธีการทำความสะอาดแบบดั้งเดิมไม่สามารถเทียบเคียงได้ ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของอุปกรณ์ทำความสะอาดเลเซอร์ใหม่และการขยายการใช้งานไปสู่ภาคส่วนใหม่ อนาคตของกระบวนการทำความสะอาดจึงดูสดใส เช่น เลเซอร์ไชน่า วิศวกรยังคงบุกเบิกสาขานี้ต่อไป เราคาดหวังได้ว่าการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์จะกลายเป็นสิ่งสำคัญในอุตสาหกรรมที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งสร้างมาตรฐานใหม่สำหรับความสะอาด ประสิทธิภาพ และความรับผิดชอบต่อสิ่งแวดล้อม

ติดต่อเพื่อขอโซลูชั่นเลเซอร์

ด้วยความเชี่ยวชาญด้านเลเซอร์มากว่าสองทศวรรษและผลิตภัณฑ์ที่ครอบคลุมซึ่งครอบคลุมส่วนประกอบแต่ละชิ้นจนถึงเครื่องจักรที่สมบูรณ์ จึงเป็นพันธมิตรที่ดีที่สุดของคุณในการจัดการกับข้อกำหนดทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับเลเซอร์ของคุณ

กระทู้ที่เกี่ยวข้อง

เขียนความเห็น

ที่อยู่อีเมลของคุณจะไม่ถูกเผยแพร่ ช่องที่ต้องการถูกทำเครื่องหมาย *