38CrMoAl材料表面污染物激光清洗技术

采用脉冲激光对38CrMoAl材质样件进行了激光清洗试验研究,通过显微镜、白光干涉仪、台阶仪、红外测温仪等分析方法,研究了38CrMoAl材料表面污染物的清洗阈值、损伤阈值、激光功率密度对清洗效果的影响规律。结果表明,当激光功率密度大于1.22 J/cm2时,样件表面污染物开始被有效清除,对应污染物的清洗阈值,当能量密度增加到3.11 J/cm2时,38CrMoAl基材开始出现损伤,对应基材的损伤阈值;当能量密度位于清洗阈值和损伤阈值之间时,清洗机理主要为振动效应;当激光能量密度为2.36 J/cm2时,清洗效果最好,样件表面污染物去除干净,清洗前后表面粗糙度基本没有变化,基材无损伤,激光清洗可满足38CrMoAl材质样件的精密清洗需求。     

一维热应力模型在调Q短脉冲激光除漆中的应用

讨论了热应力在短脉冲激光清洗油漆过程中的作用,从一维热传导方程出发,计算了由热膨胀产生的热应力以及根据粘附力公式计算出了油漆的粘附力.通过比较热应力与粘附力大小,得到激光清洗油漆的条件,进而建立一维短脉冲激光除漆模型.根据此模型可计算出:波长为1064 nm,脉宽为10 ns的激光清除铁基底上厚度为40μm橙色漆的清洗阈值为0.5 J/cm2;不同能量密度下使得油漆脱落所需的激光作用时间;激光脉冲作用过程中铁基底的温度变化情况.实验所测得的清洗阈值为0.57 J/cm2,与理论结果接近.实验与理论都表明当能量密度过高时,铁基底的温度升高很大,超过其熔点,铁基底被损坏.并考虑了激光清洗铝基底上油漆的情况.     

激光清洗轮胎模具表面橡胶层的机理与工艺研究

研究了运用脉冲激光清洗橡胶轮胎印字模具表面橡胶层的工艺参数与机理.结果表明,工艺参数适当时,脉冲激光能完全清洗模具表面而不损伤基体.激光清洗存在着清洗阈值和损伤阈值.在起始清洗阈值和完全清洗阈值之间,清洁率随着激光能量密度的升高而增大.在完全清洗阈值与损伤阈值之间,基体表面清洁率保持100%而且不受任何损伤.激光清洗橡胶的机理有二:一为激光产生的高温导致橡胶表层瞬间燃烧和气化;二为橡胶深层受热振动和激光脉冲的热冲击作用使铝片表面橡胶颗粒飞溅.     

玻璃表面微颗粒的激光清洗研究(特邀)

针对玻璃表面微颗粒的污染问题,文中研究了脉冲激光对颗粒污染物的清洗阈值和清洗效果。通过颗粒吸附和形变模型计算石英玻璃表面与颗粒间的吸附力,分析热应力与激光能量密度的关系。通过吸附力和热应力的对比分析得到颗粒污染物的清洗条件和理论阈值。实验对比石英玻璃表面颗粒的正面入射和反面入射的清洗效果,研究功率密度、扫描速度和清洗次数等参数对清洗率的影响。结果表明,大颗粒污染物的反面清洗可以完全去除,正面清洗小颗粒污染物的效果较好。单因素和三因素研究表明激光功率密度对清洗率的影响比扫描速度大,激光清洗次数对清洗率几乎没有影响。     

提高氧化物介质膜层损伤阈值的研究

采用新清洗工艺对K9玻璃基片进行了清洗,镀制了多种氧化物介质膜,镀膜后的膜层损伤阈值比一般清洗要高出一倍多。用等离子体光法和相衬显微镜观察法相结合来判断损伤,分别用1-on-1测试法和R-on-1测试法确定了膜层的激光损伤阈值。     

脉冲激光辐照瓷质绝缘子表面损伤试验研究

为防止激光清洗瓷质绝缘子过程中基底发生损伤，开展激光辐照下瓷质绝缘子损伤试验。采用1 064 nm脉冲激光辐照于瓷质绝缘子表面，探究不同能量密度、脉冲个数以及不同辐照时间下瓷质绝缘子的损伤规律，并对瓷质绝缘子表面开展振镜扫描试验，利用图像法确定瓷质绝缘子的激光损伤阈值。试验结果表明，激光定点辐照下，随着激光能量密度的提高、脉冲数的增加、辐照时间的增加，绝缘子表面坑洞直径逐渐增大，最后趋于定值，约为聚焦光斑直径的1.3倍；减小扫描速度，损伤形貌由斑点状变化至条纹状，粗糙度随能量密度的增大、速度的减小而增大；基于图像法的瓷质绝缘子损伤判据，得到损伤能量密度阈值。     

激光清洗表面疏松绿锈青铜器的阈值研究

出土青铜器由于常年埋藏地下,很容易受到外界环境的侵蚀,生成不同种类的锈蚀。“有害锈”的存在会加速青铜基体的腐蚀。针对常见锈蚀疏松绿锈,用钕钇铝石榴石激光清洗器在干式、湿式和琼脂凝胶三种状态下,对其安全清洗阈值展开了研究。显微镜、原位拉曼光谱和能谱仪（EDS）对表面形貌和成分的表征分析结果显示,在湿式状态短自由运行（SFR）脉冲模式下,在2.83～8.49 J/cm2的安全阈值内,能得到较高的疏松绿锈的去除率,且符合文物保护的“不改变文物外貌”以及“最小介入”的规则。     

化学清洗对玻璃表面层光学特性的影响

利用p-偏振双面反射法、原子力显微术及激光损伤实验，对经不同化学清洗的K9平板玻璃基片表面的光学特性进行了综合表征。实验结果表明，经酸洗的玻璃表面，其消光系数明显减小，而光洁度和激光损伤阈值明显提高；通过进一步的碱洗，玻璃表面的光学性能仍可得到一定的改善。另外,随玻璃基片清洗程序的不断深入,p-偏振双面反射法测得的玻璃表面层光学参量的变化趋势，与观测的表面粗糙度及激光损伤阈值的变化趋势一致。     

脉冲YAG激光清洗轮胎模具的实验研究

为了获得激光清洗轮胎模具的工艺参量,采用自主研制的平均功率达250W的脉冲式YAG激光清洗设备开展了轮胎模具激光清洗实验研究。取得了不同激光参量对轮胎模具清洗效果的实验数据,并研究了激光峰值功率、能量密度等参量与轮胎模具清洗速度、清洗效果的关系。结果表明,清洗轮胎模具脉冲YAG激光比CO₂激光更高效;轮胎模具清洗的激光能量密度阈值约为250mJ/mm2,提高激光峰值功率和平均功率能提高清洗速度和清洁效果。此结果为激光清洗设备的研究提供了参考。     

准分子激光直接清洗硅片上油脂的实验研究

本文报道了采用输出激光波长为308nm,脉冲宽度为28ns的准分子激光直接清洗硅片上油脂的实验研究,通过改变光束大小或调节激光输出能量来改变基片表面上的激光能量密度,研究激光能量密度对激光清洗效果的影响。从实验中得到硅片的激光清洗阈值为0.2J/cm2,损伤阈值为1.2J/cm2。     

光学元件的激光损伤阈值测量

激光损伤阈值的准确测量是研究高抗激光损伤光学元件的必要条件.分析了激光诱导损伤阈值的不确定度来源,包括激光能量测量、光斑有效面积测量、各能量密度处几率的计算以及对损伤几率点进行直线拟合4个方面.利用统计学原理和线性拟合等理论对不确定度分量及测试结果的相对合成不确定度进行了理论推导和计算.1 064 nm高反薄膜样品的实例分析表明,损伤阈值测量的相对合成不确定度为18.72%.     

CCD探测器的饱和阈值的光谱特性研究

本文论述了用激光照射CCD探测器时的饱和特性 ,并通过实验测出了四种不同波长的激光对CCD的饱和阈值。结果表明 :光电探测器的饱和阈值与其光谱响应度和入射光波长有关。最后 ,对所得结果进行了讨论     

低增益准分子激光阈值和最佳透射率的研究

低增益、宽带脉冲准分子激光阈值及最佳透射率条件和激光泵浦脉宽有密切关系.提出了以激光四能级系统近似模拟准分子激光跃迁辐射系统,在其速率方程的基础上研究低增益脉冲准分子激光阈值和最佳透射率的条件,并给出了其在不同增益脉宽情况下的统一的激光阈值和最佳透射率条件,所取得的结论在相应的实验研究结果中得到证实。     

高损伤阈值激光反射镜的设计方法

为了提高激光反射膜的光谱特性和抗激光损伤特性,提出了一种高损伤阈值激光反射镜的设计方法：采用HfO2-Nb2O5-SiO2多材料混合膜系结构,利用Nb2O5-SiO2折射率差值大的特点,在较少的膜层数下达到高反射率要求;利用HfO2-SiO2组合具有高的抗激光损伤特点,在Nb2O5-SiO2膜堆的最外部分叠加HfO2-SiO2膜堆,取长补短,做到采用较少的膜层数,达到高反射率要求,同时提高薄膜的抗激光损伤能力.该方法能灵活有效地按照不同膜系要求进行材料组合,具有很高的实用价值,达到工程最优化设计.     

激光对金属背面含能材料的点火阈值

实验研究了Nd:YAG激光束通过辐照薄金属片,而对其后紧贴的含能材料的点火阈值。分析了激光对含能材料点火的过程和机理,并讨论了激光光斑尺寸、激光入射角度对点火的影响。     

激光损伤阈值分析系统的软件设计

激光损伤阈值分析软件开发是固体激光损伤机理研究的一部分,本文基于MFC,以VS2010为开发平台,结合MySQL数据库及MATLAB进行软件开发设计。根据高能固体激光辐照光电系统原理,基于不同固体激光器、不同大气传输条件、不同辐照目标的热效应及热力耦合效应,完成目标的激光损伤阈值仿真计算。软件方便易用,具备一定的光学系统激光损伤分析能力,能够实现分析使目标达到损伤的有效激光辐照时间,可分析各影响因素变化对损伤结果的影响,为试验研究提供有效指导。     

光学薄膜激光损伤阈值的智能检测研究

为了解决当前光学薄膜激光损伤阈值检测方法准确性差、可视化和灵活性不理想等难题,提出基于软件测试算法的光学薄膜激光损伤阈值检测方法。首先计算损伤阈值最终不确定度,并将不确定度计算结果代入损伤阈值检测中,然后利构成测量光路,激光在透镜上聚焦照射到待测样品上,根据测试软件程序对激光照射前后的图像进行预处理,判断是否存在损伤,若存在损伤,结合高斯光束理念获取有效光斑面积,最后损伤阈值,并进行了仿真实验,结果表明,该方法检测准确率和可视化程度高,且灵活性强。     

激光波长对含能材料起爆阈值的影响

为了解激光波长对含能材料起爆阈值的影响,降低含能材料的激光起爆能量,提高激光激励源的小型化程度,采用飞行时间质谱技术和Bruccton升降法,测试了波长1 064 nm和532 nm两种激光对泰安(PETN)的解离谱图和起爆阈值,分析了波长对起爆机理的影响。结果表明:含能材料激光起爆对波长具有选择性,每种含能材料均具有一些有利于起爆的特征吸收波长;不同波长(1 064 nm和532 nm)激发时PETN存在不同的解离机理。相对于532 nm激光,接近特征吸收的1 064 nm激光能够加速PETN的解离,并使其50%发火能量降低14%。因此,采用含能材料特征吸收波长激光作为起爆激励源,能有效的减少含能材料的起爆阈值。