清洗激光器可以透过玻璃使用吗?
简而言之:这完全取决于清洗激光器的类型和玻璃的类型,但通常来说,这种方法效果不佳,而且往往很危险。
对于真正的工业激光清洗,答案几乎总是否定的,因为激光无法有效地穿透玻璃。以下是详细的解释。
1. 主要问题:激光能量的吸收
工业清洗激光器(通常为脉冲光纤激光器)的工作原理是向物体表面发射高强度、短脉冲能量。这种能量会被污染物(铁锈、油漆、氧化层)吸收,但(理想情况下)会被下方的基材反射。快速吸收会导致污染物振动、烧蚀或汽化,从而从表面脱落。
玻璃对可见光是透明的,但它能强烈吸收特定波长的红外光。
常用清洗激光器:大多数工业激光清洗机的工作波长范围为 1 微米(例如 1064 纳米)。标准钠钙玻璃(窗户玻璃、相框玻璃)在该波长下会吸收大量能量。
原理:当你用高功率激光束照射玻璃时,能量无法有效穿透,而是被玻璃本身吸收。
2. 尝试的后果
如果尝试使用标准的工业清洗激光器透过玻璃进行清洗,将会发生以下几种糟糕的情况:
玻璃损伤:吸收的激光能量会在冲击点处迅速加热玻璃。这会产生强烈的热应力,几乎肯定会导致玻璃开裂、破碎或熔化。
安全隐患:玻璃破碎会立即造成抛射危险。激光束也可能从破碎的玻璃表面发生不可预测的反射。
清洁效果不佳:即使有少量能量能够穿过玻璃,也会被分散和削弱,因此完全无法清洁另一侧的目标表面。
激光系统损坏:来自玻璃表面的反射光可能会被导回激光传输系统,从而可能损坏敏感的光学元件。
是否有例外情况?
是的,但它们非常特殊,并不是你通常会备着的东西。
专用红外玻璃:某些类型的玻璃,例如熔融石英或氟化钙(CaF2),在常用激光波长下具有很高的透射率。这些是昂贵的特种材料,用于激光系统光学元件本身,而不是用作清洁保护窗。
不同的激光波长:如果激光器的工作波长正好是标准玻璃完全透明的波长(例如,在可见光谱范围内),而您要去除的污染物恰好吸收了该波长的光,那么理论上这种方法是可行的。然而,这并非激光清洗的典型应用场景。激光器仍然需要足够强大的功率来烧蚀材料,这又会带来其他风险。
那么,激光玻璃清洁剂怎么样?
这就是容易产生误解的地方。你可以买到一种叫做“激光玻璃清洁器”的设备,用来清洁建筑物或太阳能发电厂的玻璃。
工作原理:这些系统使用低功率连续波激光器(通常是波长为 10.6 微米的二氧化碳激光器)或其他波长的激光器。激光束在玻璃表面扫描。光束并非穿过玻璃清洁其他物体,而是直接与玻璃表面的污染物(灰尘、烟灰)相互作用,通过热效应或光声效应将其吹走。
以玻璃为基材:在这种情况下,被清洁的基材是玻璃,而不是激光发射的窗口。激光参数经过精心选择,既能有效去除表面污垢,又不会损坏玻璃基材。
实际的变通方法
如果需要保护激光清洗头或控制某个工艺流程,标准解决方案并非通过窗口进行照射,而是将激光器集成到密封环境中。激光清洗头本身放置在腔室内,并通过由对所用激光波长安全的材料制成的观察窗来观察工艺流程。
