人们发现使用激光

清洗石材

文物表面的污垢有其独特的优点，可以在不损坏文物石材的情况下，清晰地控制光束在复杂表面的运动。

石雕

由于其精细易损的表面结构，以及石刻等古老的高档石材艺术品，已成为激光清洗技术应用最早的领域。

一、激光清洗原理

就其清洗机制而言，激光清洗可分为两类：一类是利用清洗基板（也称为母体）和表面附着物（污垢）对某一波长激光能量有很大的吸收系数。大部分辐射到表面的激光能被表面附着物吸收，使其加热或气化蒸发，或瞬间膨胀，并被表面形成的蒸汽流驱动离开物体表面，达到清洁的目的。该波长的激光吸收能量很小，不会损坏基板。对于这种激光清洗，选择合适的波长和控制激光能量是实现安全高效清洗的关键。另一种是适用于清洁基板和表面附着物的激光能量吸收系数，或基板对涂层加热形成的酸蒸气敏感，或涂层加热后产生有毒物质的清洁方法。这种方法通常是利用高功率、高重复率的脉冲激光冲击被清洗的表面，将部分光束转化为声波。声波击中下硬表面后，最近的部分和激光产生的入射声波稍微爆炸，涂层被粉碎，压成粉末，然后被真空泵清除，底部的基板不会损坏。

激光具有亮度高、方向性高、单色性高、相关性高的特点，是普通光源无法比拟的。利用激光的高亮度，在镜头聚焦后，可以在焦点附近产生数千万甚至数万度的温度。激光的高方向性使激光能够有效地长距离传输。激光单色性高，波长单一，有利于聚焦和波长的选择。

与传统的机械摩擦清洗、化学腐蚀清洗、液体固体强冲击清洗、高频超声波清洗等清洗方法相比，激光清洗具有明显的优势。高效、快速、低成本，热负荷和机械负荷小，清洁无损坏；废物可回收，无环境污染；安全可靠，不损害操作人员健康；多功能，可去除不同厚度、不同成分的涂层；清洗过程易于实现自动控制、远程遥控清洗等。

二、激光清洗方法

激光石材清洗方法有4种：1、激光干洗法，即脉冲激光直接辐射去污；2、激光＋液膜法，即先在基体表面沉积一层液膜，然后用激光辐射去污；3、激光＋惰性气体的方法是在激光辐射的同时将惰性气体吹到基体表面。当污垢从表面剥离时，它会立即被气体吹走，以避免表面再次被污染和氧化；4、用激光释放污垢后，然后用非腐蚀性化学方法清洗。目前常用的方法有前三种。目前常用的方法有前三种。第四种方法仅见于石材文物的清洗。

三、激光清洗的应用

由于其极其精细易损的表面结构，石雕、石雕等历史悠久的高档石艺作品成为激光清洗技术应用最早的领域。1992年9月，为纪念组织成立20周年，联合国教材文组织的世界文化遗产保护组织修复了著名的亚眠大教堂。亚眠大教堂西侧圣母门精美的大理石雕刻是项目的关键。在为期一年的圣母门维修项目中，在激光的帮助下，维修人员用激光束去除了几毫米厚的黑色污垢层，覆盖在大理石雕刻图案上。大理石表面原有的颜色得到了体现，精美的雕刻再现了光彩。另一个例子是，英国最重要的石雕收藏之一英斯布伦蒂尔的石雕收藏在激光清洗后也得到了同样的效果。

人们用电子显微镜观察激光清洗后的石雕表面，发现激光清洗后石材的结构没有变化，清洗后的表面光滑光滑，没有损坏。这与用颗粒喷射法(喷砂法)清洗后的表面完全不同。大理石表面结构的损伤是不可避免的，特别是对于现有硫酸盐垢层的大理石表面。电子显微镜的观察还发现，激光照射后，表面下岩石材料的性质既没有退化，也没有变化。目前，用激光清洗石灰后，大理石等高档石材表面的污垢已成为一个新的、有前途的商业项目。激光清洗除了清洗石材材料外，在清洗玻璃、石英、金属、模具、牙齿、芯片、电极、磁头、磁盘和各种微电子产品方面都有很好的效果，并得到了一定的应用。

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