전문 지식

레이저 클리닝의 원리

2021-12-17
1980년대 중반, Beklemyshev, Allrn 및 기타 과학자들은 실제 작업에 필요한 레이저 기술과 세척 기술을 결합하고 관련 연구를 수행했습니다. 그때부터 레이저 클리닝(Laser Cleanning)이라는 기술적 개념이 탄생했습니다. 오염물질과 기질 사이의 결합력은 공유결합, 이중 쌍극자, 모세관 작용, 반 데르 발스 힘으로 구분되는 것으로 잘 알려져 있습니다. 이 힘을 극복하거나 파괴할 수 있다면 오염 제거 효과를 얻을 수 있습니다.
레이저 클리닝은 에너지 밀도가 높고 방향 제어가 가능하며 집속력이 강한 레이저 빔을 사용하여 오염 물질과 기판 사이의 결합력을 파괴하거나 오염 물질을 직접 기화시켜 오염 물질을 제거하고 오염 물질을 줄입니다. 매트릭스와의 결합 강도는 공작물의 표면을 청소하는 효과를 얻습니다. 가공물 표면의 오염 물질이 레이저의 에너지를 흡수하면 오염 물질과 기판 표면 사이의 힘을 극복하기 위해 가열된 후 빠르게 증발하거나 즉시 팽창합니다. 증가된 가열 에너지로 인해 오염 입자가 진동하여 기판 표면에서 떨어집니다.
전체 레이저 세정 공정은 크게 레이저 기화 및 분해, 레이저 스트리핑, 오염 물질 입자의 열 팽창, 기판 표면 진동 및 오염 물질 분리의 4단계로 구분됩니다. 물론 레이저 청소 기술을 적용할 때 청소 대상의 레이저 청소 임계값에도 주의를 기울여야 하며 최상의 청소 효과를 얻기 위해 적절한 레이저 파장을 선택해야 합니다. 레이저 청소는 기판 표면을 손상시키지 않고 기판 표면의 결정립 구조와 방향을 변경할 수 있으며 기판의 표면 거칠기를 제어하여 기판 표면의 전체 성능을 향상시킬 수 있습니다. 청소 효과는 주로 빔의 특성, 기판 및 먼지 물질의 물리적 매개변수, 먼지가 빔의 에너지를 흡수하는 능력과 같은 요인에 의해 영향을 받습니다.
현재 레이저 세척 기술에는 건식 레이저 세척 기술, 습식 레이저 세척 기술 및 레이저 플라즈마 충격파 기술의 세 가지 세척 방법이 있습니다.
1. 건식 레이저 클리닝은 펄스 레이저를 직접 조사하여 공작물을 청소하여 기판 또는 표면 오염 물질이 에너지를 흡수하고 온도가 상승하여 기판의 열팽창 또는 열 진동을 일으켜 둘을 분리하는 것을 의미합니다. 이 방법은 크게 두 가지 상황으로 나눌 수 있습니다. 하나는 표면 오염 물질이 레이저를 흡수하여 팽창하는 것입니다. 다른 하나는 기판이 레이저를 흡수하여 열 진동을 생성한다는 것입니다.
2. 습식 레이저 클리닝은 펄스 레이저로 공작물을 조사하기 전에 표면에 액막을 사전 코팅하는 것입니다. 레이저의 작용으로 액막의 온도가 급격히 상승하여 기화합니다. 기화하는 순간 충격파가 발생하여 오염물질 입자에 작용한다. , 기판에서 떨어지도록 합니다. 이 방법은 기판과 액막이 반응할 수 없어야 하므로 적용 재료의 범위가 제한됩니다.
3. 레이저 플라즈마 충격파는 레이저 조사 과정에서 공기 매체를 분해하여 발생하는 구형 플라즈마 충격파입니다. 충격파는 세척할 기판의 표면에 작용하고 오염 물질을 제거하기 위해 에너지를 방출합니다. 레이저는 기판에 작용하지 않으므로 기판에 손상을 일으키지 않습니다. 레이저 플라즈마 충격파 세정 기술은 이제 수십 나노미터의 입자 크기를 가진 입자 오염 물질을 청소할 수 있으며 레이저 파장에 제한이 없습니다.
실제 생산에서는 고품질의 청소 공작물을 얻기 위해 필요에 따라 다양한 테스트 방법 및 관련 매개변수를 구체적으로 선택해야 합니다. 레이저 세척 공정에서 표면 세척 효율과 품질 평가는 레이저 세척 기술의 품질을 결정하는 중요한 지표입니다.
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