激光清洗作為新型表面處理技術(shù),在環(huán)保意識漸濃的今天必會受到廣泛的關(guān)注。在激光清洗領(lǐng)域,美國和歐洲一直領(lǐng)先于其他區(qū)域,隨著技術(shù)的不斷積累,他們已經(jīng)從實驗室研究走向了設(shè)備制備與開發(fā)。應(yīng)對市場的不同需求,激光清洗用激光器的種類各不相同,原理和機(jī)制也互不相同。目前,歐美地區(qū)已經(jīng)走向?qū)嵱没?,并取得了一定的社會效益和?jīng)濟(jì)效益。
激光清洗技術(shù)的發(fā)展走過的是一條理論指導(dǎo)實踐,實踐豐富理論的寬闊道路。宋峰教授及其團(tuán)隊從2004年開始與國內(nèi)激光清洗技術(shù)發(fā)展舉步同行,在激光清洗技術(shù)的發(fā)展路程中一直深刻地鉆研、捕獲、梳理、凝聚和創(chuàng)新,是我國激光清洗設(shè)備研發(fā)與產(chǎn)業(yè)重要踐行者之一,申請專利、發(fā)表論文、研制激光清洗樣機(jī),進(jìn)行激光除銹、除漆、除油等方面的實驗研究,在國內(nèi)外有一定的影響力。
由宋峰教授主持撰寫的這本專著論述全面、條分縷析,內(nèi)容包括激光清洗過程中光與物質(zhì)相互作用的基礎(chǔ)理論、激光清洗去除微粒和膜層的機(jī)制與物理模型、激光清洗裝備與激光清洗中的監(jiān)控、激光清洗的各種應(yīng)用等。讀者可以在自己所關(guān)注的那一點上切入認(rèn)真鉆進(jìn)去,同時找到對應(yīng)的參考文獻(xiàn),自己再深入解決問題。這種引路作用很重要,有時實驗上碰到一個現(xiàn)象,浩瀚文獻(xiàn)真不知道怎么下手,從這里可以看到和得到啟發(fā),大致應(yīng)該往哪個方向去找,就因為它討論得非常具體全面。
“變革性光科學(xué)與技術(shù)叢書”由中國科學(xué)院、中國工程院羅先剛、周炳琨、許祖彥、楊國禎、呂躍廣、顧敏等多位院士專家領(lǐng)銜,系統(tǒng)介紹了國內(nèi)外在本領(lǐng)域內(nèi)有變革性的最新科研成果。
激光清洗,或如包在石中的璞玉,希望科教、工業(yè)、經(jīng)濟(jì)等各界有識之士通力合作,以期美玉石出。相信激光清洗一定會像激光焊接、激光切割、激光打標(biāo)等諸多應(yīng)用一樣,有一個光輝燦爛的未來,能為國家智能制造,為民族工業(yè)發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。
圖書目錄
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第1章清洗技術(shù)概述
1.1清洗及其意義
1.1.1清洗的概念
1.1.2清洗使用的行業(yè)
1.1.3清洗的意義
1.2清洗方法和分類
1.2.1清洗的四要素
1.2.2常見清洗方法
1.3物理清洗法
1.3.1噴丸清洗技術(shù)
1.3.2高壓水射流清洗技術(shù)
1.3.3干冰清洗技術(shù)
1.3.4超聲波清洗技術(shù)
1.3.5電磁感應(yīng)清洗技術(shù)
1.4化學(xué)清洗法
1.4.1化學(xué)試劑清洗技術(shù)
1.4.2電解清洗技術(shù)
1.4.3微生物清洗技術(shù)
1.4.4化學(xué)清洗的特點
1.5混合清洗法
1.5.1等離子體清洗技術(shù)
1.5.2熱能清洗技術(shù)
1.6激光清洗法
參考文獻(xiàn)
第2章激光清洗中的常用激光器
2.1激光基本知識
2.1.1激光
2.1.2激光的工作原理
2.1.3激光器的結(jié)構(gòu)與種類
2.1.4描述激光器的參數(shù)
2.2常用激光技術(shù)
2.2.1速率方程理論
2.2.2激光調(diào)Q技術(shù)
2.2.3激光鎖模
2.2.4激光放大
2.3激光清洗中激光器的選擇依據(jù)
2.3.1清洗對象的光學(xué)特性
2.3.2激光器參數(shù)的影響
2.3.3激光清洗中的常用激光器
2.4Nd∶YAG激光器
2.4.1Nd∶YAG激光器的發(fā)光原理
2.4.2Nd∶YAG激光器的基本結(jié)構(gòu)
2.5二氧化碳激光器
2.5.1CO2激光器的發(fā)光原理
2.5.2CO2激光器的基本結(jié)構(gòu)
2.5.3CO2激光器的輸出特性
2.5.4CO2激光器的主要類型
2.6光纖激光器
2.6.1光纖激光器的發(fā)光原理
2.6.2光纖激光器的基本結(jié)構(gòu)
2.6.3光纖激光器的特點
2.7準(zhǔn)分子激光器
2.7.1準(zhǔn)分子激光器的常見種類
2.7.2準(zhǔn)分子激光器的工作原理
2.7.3準(zhǔn)分子激光器的基本結(jié)構(gòu)
2.7.4準(zhǔn)分子激光器的特點及應(yīng)用領(lǐng)域
2.8半導(dǎo)體激光器
2.8.1半導(dǎo)體激光器的工作原理
2.8.2半導(dǎo)體激光器的分類
2.8.3半導(dǎo)體激光器的特點及應(yīng)用領(lǐng)域
參考文獻(xiàn)
第3章激光清洗的物理基礎(chǔ)
3.1物質(zhì)對激光的反射、散射和吸收
3.1.1材料對激光的反射和散射
3.1.2材料對光的吸收
3.2污染物與基底的結(jié)合力
3.2.1黏附力
3.2.2激光清洗原理概述
3.3干式激光清洗的基本原理
3.3.1燒蝕效應(yīng)
3.3.2振動效應(yīng)
3.3.3薄膜彎曲效應(yīng)
3.3.4爆破效應(yīng)
3.4濕式激光清洗的作用機(jī)制
3.4.1基底強(qiáng)吸收
3.4.2液膜強(qiáng)吸收
3.4.3基底與液膜共同吸收
參考文獻(xiàn)
第4章激光清洗設(shè)備
4.1激光清洗設(shè)備系統(tǒng)簡介
4.2Nd∶YAG脈沖式激光清洗機(jī)示例
4.2.1電光調(diào)Q Nd∶YAG激光清洗設(shè)備
4.2.2聲光調(diào)Q的準(zhǔn)連續(xù)式激光清洗機(jī)
4.3激光清洗設(shè)備的生產(chǎn)現(xiàn)狀
4.3.1激光清洗設(shè)備的國外研究現(xiàn)狀
4.3.2使用Nd∶YAG激光的激光清洗機(jī)
4.3.3使用CO2激光的激光清洗機(jī)
4.3.4使用準(zhǔn)分子激光的激光清洗機(jī)
4.3.5使用光纖激光的激光清洗機(jī)
4.4激光清洗的在線監(jiān)控方式
4.4.1激光清洗監(jiān)控方式
4.4.2聲波強(qiáng)度測量的實時監(jiān)控
4.4.3沖擊波監(jiān)控
4.4.4激光誘導(dǎo)熒光譜實時監(jiān)控
4.4.5激光誘導(dǎo)擊穿光譜實時監(jiān)控
4.4.6光聲信號綜合實時監(jiān)控
4.5激光清洗的在線監(jiān)控示例
4.5.1光聲譜監(jiān)測系統(tǒng)
4.5.2激光清洗的聲波監(jiān)測示例
4.5.3激光誘導(dǎo)擊穿光譜監(jiān)控效果
參考文獻(xiàn)
第5章激光清洗在電子元器件中的應(yīng)用
5.1激光清洗電子元器件的起源
5.2激光清洗微電子元件的主要機(jī)理
5.2.1微粒的黏附
5.2.2近場光學(xué)聚焦現(xiàn)象
5.2.3干式激光清洗微粒的機(jī)理
5.2.4濕式激光清洗微粒的機(jī)理
5.3干式激光清洗電子元器件
5.4濕式激光清洗電子元器件
5.5激光清洗電子元器件的應(yīng)用情況
參考文獻(xiàn)
第6章激光清洗在除漆方面的應(yīng)用
6.1激光除漆的基本介紹
6.2激光除漆的理論研究
6.2.1一維熱應(yīng)力模型
6.2.2激光除漆中的清洗閾值
6.2.3激光除漆的損傷閾值
6.2.4三維清洗模型
6.3激光除漆實驗研究方法
6.3.1激光除漆裝備
6.3.2激光除漆中的參數(shù)研究
6.3.3不同種類基底和油漆的激光清洗
6.3.4激光清洗對基底材料性能的影響
6.4激光除漆中的清洗閾值和損傷閾值
6.5激光清洗參數(shù)對清洗效果的影響
6.6激光除漆的實際應(yīng)用研究
6.6.1飛機(jī)蒙皮的激光除漆
6.6.2彈藥修理中的激光除漆
6.6.3文物與藝術(shù)品中的激光除漆
參考文獻(xiàn)
第7章激光清洗在除銹方面的應(yīng)用
7.1激光除銹的意義
7.2腐蝕的生成與基本成分
7.2.1腐蝕的生成
7.2.2鐵銹
7.2.3銅銹
7.2.4鋁板上的氧化皮
7.2.5銀銹
7.3激光除銹機(jī)理
7.3.1金屬和腐蝕層對激光的吸收
7.3.2激光除銹時的溫度分布
7.3.3激光除銹的主要機(jī)理
7.4激光除銹設(shè)備和表征方法
7.4.1激光除銹設(shè)備
7.4.2激光除銹效果的表征方法
7.5不同激光參數(shù)對激光除銹效果的影響
7.6激光除銹的應(yīng)用研究和實際應(yīng)用
7.7激光除銹對材料性質(zhì)的影響
參考文獻(xiàn)
第8章激光清洗在模具方面的應(yīng)用
8.1模具清洗的意義
8.2常用模具清洗方法
8.3模具的激光清洗裝置
8.3.1激光器的選擇
8.3.2導(dǎo)光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與光路系統(tǒng)的設(shè)計
8.4激光清洗橡膠模具的機(jī)理
8.5激光清洗參數(shù)對模具清洗效果的影響
8.5.1激光光源
8.5.2激光能量密度
8.5.3激光重復(fù)頻率
8.5.4光束質(zhì)量
8.5.5脈沖數(shù)
參考文獻(xiàn)
第9章激光清洗在歷史建筑和藝術(shù)品方面的應(yīng)用
9.1文物清洗修復(fù)的意義
9.2石材類文物的激光清洗
9.2.1激光清洗用于建筑物
9.2.2石質(zhì)藝術(shù)品與文物
9.3金屬類(青銅)文物的激光清洗
9.4陶器類文物的激光清洗
9.5書畫類文物的激光清洗
9.6激光清洗文物與藝術(shù)品的部分監(jiān)測手段
參考文獻(xiàn)
第10章激光清洗在其他方面的應(yīng)用
10.1激光清洗油污
10.1.1油污清洗的意義
10.1.2激光清洗油污的理論補充
10.1.3激光清洗油污的研究
10.2光學(xué)基片表面的激光清洗
10.2.1激光清洗光學(xué)器件的意義
10.2.2激光清洗光學(xué)器件的實驗研究
10.3建筑物的激光清洗
10.4核電站的激光清洗
10.5其他領(lǐng)域的激光清洗應(yīng)用
參考文獻(xiàn)
后記
索引
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激光清洗技術(shù)與應(yīng)用后記
恩師前有序,
弟子后成跋。
廿載磨研路,
五年捧血花。
才疏拋陋璞,
學(xué)厚指疵瑕。
清洗如朝日,
激光照萬家。
激光清洗是采用激光作為媒介,通過光與物質(zhì)(包括基底材料和污染物)的相互作用,達(dá)到去除污染物的目的。常規(guī)的物理清洗方法中,機(jī)械方法無法滿足高清潔度清洗要求,超聲波清洗法盡管清洗效果不錯,但對亞微米級污粒的清洗無能為力,而清洗槽的尺寸又限制了加工零件的范圍和復(fù)雜程度;化學(xué)清洗方法容易導(dǎo)致環(huán)境污染。激光清洗是一種新興的表面清潔技術(shù),更符合當(dāng)前對于環(huán)境保護(hù)和社會可持續(xù)發(fā)展的需要。自上世紀(jì)誕生以來,在短短幾十年中,在理論和技術(shù)方面取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。目前已經(jīng)開發(fā)出了多種類型的激光清洗設(shè)備,并成功應(yīng)用于工業(yè)清洗中,取得了良好的效益。
在國家科技部項目支持,經(jīng)過將近二十年積累,方成此書。
宋峰
南開大學(xué)物理科學(xué)學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師,原副院長。主要從事稀土摻雜光學(xué)材料(玻璃、粉末、納米微晶等)的制備、表征、發(fā)光與激光方面的研究工作,研究方向包括固體激光技術(shù)及其應(yīng)用、發(fā)光與光譜技術(shù)、光纖技術(shù)、納米結(jié)構(gòu)增強(qiáng)發(fā)光等,主持科研課題約30項。發(fā)表論文100多篇,他引2000余次,授權(quán)專利10余項,曾獲寶鋼優(yōu)秀教師獎、軍隊科技進(jìn)步獎一等獎、天津市自然科學(xué)獎二等獎、國家教學(xué)成果獎二等獎兩次?,F(xiàn)(曾)任《大學(xué)物理》副主編、《清洗世界》編委、《光電技術(shù)應(yīng)用》編委、《激光雜志》編委、美國光學(xué)學(xué)會期刊AppliedOptics編委(2010—2016年),以及教育部高等學(xué)校物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會委員(2006年至今)、全國中學(xué)生物理競賽委員會常委(2011—2020年)、物理奧林匹克中國國家隊總教練兼領(lǐng)隊(2012—2018年)、國際青年物理競賽(IYPT)獨立裁判(2008年至今)、中國大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽(CUPT)裁判長(2010年至今)。兼任中國光學(xué)學(xué)會光電專業(yè)委員會常務(wù)理事,天津市激光技術(shù)學(xué)會副理事長(2012—2020年),天津市物理學(xué)會常務(wù)理事兼秘書長,“固體激光技術(shù)”國家級重點實驗室學(xué)術(shù)委員會委員。入選教育部“優(yōu)秀青年教師資助計劃”、教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計劃”、天津市131人才第一層次及創(chuàng)新團(tuán)隊負(fù)責(zé)人。
林學(xué)春
林學(xué)春,中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所全固態(tài)光源實驗室研究員,主任。多年來致力于高功率全固態(tài)激光器及其應(yīng)用技術(shù)的研究,發(fā)明了一系列新型激光復(fù)合焊接工藝,具有焊接速度高、形變小的優(yōu)勢,應(yīng)用于汽車CVT自動變速箱關(guān)鍵部件高速、高精度焊接,為奇瑞汽車、北京奔馳汽車等焊接生產(chǎn)了百余萬套高性能自動變速箱齒輪、天窗滑軌等產(chǎn)品。其研究成果多次被中國科學(xué)院、科技部列為“十一五”重大成果,主持了國家“863”重點項目、主題項目、國家重點研發(fā)計劃以及中科院重要方向性項目和創(chuàng)新團(tuán)隊項目等。以第一完成人獲得2017年度國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。多次應(yīng)邀在國內(nèi)外激光及激光加工領(lǐng)域?qū)W術(shù)會議上做特邀報告,發(fā)表文章160余篇,授權(quán)發(fā)明專利80余項。
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