اختيار الليزر ومعلمات العملية الصحيحة

التنظيف بالليزر أداة فعّالة، ولكن فقط عند ضبطها بدقة. تعتمد فعالية وكفاءة وسلامة أي عملية تنظيف بالليزر على الاختيار الصحيح لمعايير الليزر والمسح الضوئي المتعددة وموازنتها. تتحكم هذه المتغيرات بشكل مباشر في كمية الطاقة التي تصل إلى السطح، وكيفية توصيلها، ومدى كفاءة النظام في التمييز بين الملوث والركيزة.

لتحقيق أفضل النتائج - أقصى قدر من إزالة الملوثات مع عدم وجود أي ضرر للركيزة أو الحد الأدنى منه - من الضروري تخصيص المعلمات الرئيسية التالية للمادة المحددة ونوع الملوث وحالة السطح: الطول الموجي وعرض النبضة والتدفق ومعدل التكرار وسرعة المسح.

الطول الموجي

يحدد الطول الموجي لون (أو من الناحية الفنية، مستوى الطاقة) شعاع الليزر ويؤثر بشكل مباشر على كيفية امتصاص المادة للطاقة.

الأشعة تحت الحمراء (1064 نانومتر، ليزر Nd:YAG أو ليزر الألياف): فعّالة للمعادن والأكاسيد، حيث يمتص الصدأ أو الملوثات طاقة أكبر من المعدن الأساسي.

الأخضر (532 نانومتر): يوفر امتصاصًا أفضل في بعض أنواع الدهانات والبوليمرات وطلاءات لوحات الدوائر المطبوعة.

الأشعة فوق البنفسجية (355 نانومتر، ليزر الإكسيمر): مثالية للمواد العضوية والأغشية الرقيقة والأسطح الحساسة مثل البلاستيك أو الإلكترونيات.

المبدأ الرئيسي: اختر طولًا موجيًا يمتصه الملوث بدرجة عالية، ويمتصه السطح بدرجة ضئيلة، مما يضمن إزالته بشكل انتقائي.

عرض النبضة (مدة النبضة)

يحدد عرض النبضة مدة كل نبضة ليزر - تُقاس عادةً بالنانوثانية (ns) أو البيكوثانية (ps) أو الفيمتوثانية (fs). ويحدد سرعة توصيل الطاقة.

ليزرات النانو ثانية (ns): شائعة الاستخدام في التنظيف الصناعي؛ فعالة في إزالة الصدأ والطلاء والقشور، ولكنها قد تُسبب تأثيرات حرارية طفيفة.

ليزرات بيكو ثانية (ps): تُوصل الطاقة بشكل أسرع، مع نقل حرارة أقل إلى السطح - مثالية للتطبيقات الدقيقة.

ليزرات الفيمتوثانية (fs): نبضات فائقة القصر تُحدث تأثير "الاستئصال البارد" - ممتازة للمواد الحساسة للحرارة أو الأسطح الدقيقة.

تُقلل فترات النبضات الأقصر من انتشار الحرارة، مما يُقلل من المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) ويحافظ على سلامة السطح، خاصةً على المواد العاكسة أو منخفضة الانصهار.

التدفق (كثافة الطاقة)

التدفق هو كمية الطاقة المُقدمة لكل وحدة مساحة في كل نبضة (جول لكل سم²). وهو أحد أهم المعايير لتحديد فعالية التنظيف.

نفاذية منخفضة (<1 جول/سم²): قد لا تكفي لإزالة الملوث، أو قد تُنظف فقط المواد قليلة الالتصاق.

نفاذية متوسطة (1-5 جول/سم²): فعّالة لمعظم الملوثات الشائعة، مثل الصدأ والأكاسيد والطلاء.

نفاذية عالية (>5 جول/سم²): مطلوبة للطبقات السميكة أو الصعبة، ولكنها قد تُلحق الضرر بالركيزة إذا لم تُسيطر عليها بشكل صحيح.

تعتمد النفاذية المثلى على قوة التصاق الملوث وخواصه الحرارية. يضمن تجاوز حد النفاذية التنظيف، ولكن يجب ألا يتجاوز حد تلف الركيزة.

معدل التكرار (تردد النبضة)

يشير معدل التكرار إلى عدد نبضات الليزر المنبعثة في الثانية، والتي تُقاس عادةً بالكيلوهرتز (kHz).

معدلات تكرار منخفضة (أقل من ١٠ كيلوهرتز): طاقة أعلى لكل نبضة ولكن إنتاجية أبطأ؛ مفيدة للتنظيف الدقيق والعميق.

معدلات تكرار عالية (١٠-٢٠٠+ كيلوهرتز): تتيح سرعات تنظيف أعلى ولكنها تقلل من طاقة النبضة الفردية؛ مفيدة للبقع الخفيفة وتغطية مساحات واسعة.

المقابل: التكرار العالي يُحسّن الإنتاجية ولكنه قد يزيد من الحمل الحراري التراكمي. يجب موازنة معدل التكرار مع سرعة المسح ووقت التبريد.

سرعة المسح

سرعة المسح هي معدل حركة شعاع الليزر عبر السطح، عادةً بالملليمتر/ثانية أو متر/دقيقة. وهي تؤثر بشكل مباشر على كمية الطاقة المُسلّمة إلى منطقة مُحددة.

سرعات مسح أبطأ: طاقة أكبر لكل وحدة مساحة؛ مثالية للملوثات السميكة أو الصلبة، ولكن مع ارتفاع خطر تسخين الطبقة السفلية.

سرعات مسح أسرع: وقت ثبات أقل؛ مثالية للطبقات الرقيقة، والأسطح عالية القيمة، أو المكونات منخفضة التحمل.

نصيحة للتحسين: يجب أن تتوافق سرعة المسح مع معدل التكرار وتداخل البقع لضمان تغطية موحدة دون التعرض المفرط.

لا يقتصر التنظيف بالليزر على توجيه الليزر وإطلاقه فحسب، بل هو عملية هندسية دقيقة. يُعد اختيار المزيج المناسب من معايير الليزر والعملية أمرًا أساسيًا لضمان أداء تنظيف عالي مع الحد الأدنى من المخاطر.

يتحكم الطول الموجي في الامتصاص الخاص بالمادة.

يتحكم عرض النبضة في شدة توصيل الطاقة.

يحدد الفلونس قوة الاستئصال.

يؤثر معدل التكرار على سرعة المعالجة والتراكم الحراري.

توازن سرعة المسح بين توصيل الطاقة وتغطية السطح.

يؤثر كل معيار على المعايير الأخرى. ولنجاح أي تطبيق - سواءً كان تنظيف الصدأ من الفولاذ، أو إزالة الطلاء من الألومنيوم، أو إزالة الأغشية من السيراميك - يجب تحسين هذه الإعدادات بعناية بناءً على خصائص

 المادة، وخصائص الملوثات، والدقة المطلوبة.

عند ضبطها بشكل صحيح، تصبح عملية التنظيف بالليزر عملية عالية الكفاءة، وغير تلامسية، وانتقائية، ومناسبة حتى لأكثر البيئات تطلبًا.