激光在清洁领域的应用

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1、1332 0 0 6 年第6 期技 术 研 发随着科技的不断发展，类似微电子器件等，其密度越来越高、 尺寸越来越小，但随之而来的污染控制问题则越来越成为最关键的问题之一。像集成电路硅基片的加工和光刻技术、微组装技术等关 键技术要求相当严格。在此高精度的要求下，器件的清洁要求也非常严格，即使采用传统清洁法中精度最高的超声波清洁法进行清 洁，也无法清除掉微电子产品中的次微米微小颗粒，严重影响了高精度电子工业的发展。基于这一现状，通过多年的研究，激光清洁 技术应运而生。（1 ）清洁过程中不使用化学剂，不会对环境造成污染； （2 ）清洁过程非接触，无反力，从而减小了损伤基体表面的 可能性，可对不坚固表

2、面和风化表面进行清洁；（3 ）清洁的可控性好，可选区清洁，也可以用遥控的方法对 常规清洁技术难以到达或危险的地方进行清洁，与计算机技术集成可以实现清洁过程的自动化。 （4 ）清洁范围广非常广泛，可用于：金属、矿石、混凝土等硬的物体，也可以是木材等较软的物体的清洁；半导体和微电 子器件的清洁；金属表面橡胶层的清洁；铝合金设备表面漆层的剥落；金属表面的除锈、防锈；建筑、工艺美术品的翻新； 文物保护及古董、字画的除垢。激光清洁可使物体表面的污垢吸收光能而蒸发去除，或者在表 面产生力学共振而使污垢凝结脱落。它主要机理有以下几种： 假设干表面上尺寸小于5 0 u m的微粒和被微粒吸附着的基体表面之间的粘

3、接力为F a ，用激光辐射要被清洁的基体表 面（假设激光照射产生的绝大多数能量均被界面有效的吸收），使基体和微粒都吸收激光辐射的能量，从而导致热弹力F 的产生。当 F F a 时，微粒就从基体表面被清除了。当表面污染物和基体对激光的吸收系数存在着显 著差异时，一方面采用短脉冲宽度的激光，使污染物在高能量的激光作用下，瞬间被光热分解或光化学分解，而热量还来不及传导到 基体，基体不受任何影响；另一方面将激光的能量密度控制在污染物的损伤阈值和基体的损伤阈值之间；再者保证污染物对激光有大 的吸收系数、低的反射率和小的透射率，大多数污染物是有机物， 能强烈地吸收中长波红外线和紫外线。此时选用C O激光和

4、准分子激光作用基体表面，使基体表面上污染物受热消融，保证了基体不 受损，从而达到清洁作用。根据清洁时在基体表面是否用液体薄膜，把激光清洁分成两 类：干式激光清洁和蒸汽激光清洁。 干式激光清洁是将激光直接辐射在需清洁 的物体表面，使基体表面的污染物被清除。该方法一般对有机膜的 清洁比较有效。该方法就是先在需清洁的物体表面涂上一 层液体薄膜，然后将短波激光照射在污染物和基体上，使基体和污 染物瞬间吸收能量，温度迅速升高当达到一定程度后，使界面液 体吸收大量热量后产生大量气泡，该气泡在瞬间由于热量来不及散发就形成爆炸性的蒸发，从而将基体表面的污染物随爆炸性的液体 薄膜气泡一起弹出，很快蒸发干净，到达

5、清洁基体表面的目的。该 方法不仅可以有效的清除有机物，而且能有效的清除微粒。在进行激光清洁时，功率密度 是清洁效果好坏的主要因素之一，它必须控制在一定范围内，上限不超过基体的损伤阈值，下限不低于污染物的损伤阈值在此范围 内，功率密度越高清洗效果越好。 激光辐射时，要使激光束倾斜辐 射，这样可使激光束正好照射到微粒和基体之间的界面处，扩大了照射面一方面可避免直接照射，照不到微粒的下方另一方面可 避免激光直射时能量集中造成对基体的损伤。 短的脉冲宽度有利于激光所产生的能量 在极短的时间内来不及散发，充分被基体和污染物吸收利用，从而 使基体和污染物达到最大的热膨胀，完成最好的清洁效果。激光清洗技术是

6、工业生产等许多领域的重要环节。它改变了机 械清洁、化学清洁和超声波清洁等对环境污染和高精度要求方面的缺陷，是十多年来发展起来的新型清洁技术，它以自身的特点和优 点得到了很好的应用，展示了广阔的应用发展前景。1 激光清洁技术具有的优点2 激光清洁技术的机理3 激光清洁技术的分类4 应用激光清洁时应注意的问题5 结束语参考文献作者简介2 . 1 热冲击2 . 2 热消融3 . 1 干式激光清洁3 . 2 蒸汽激光清洁。4 . 1 功率密度控制在适当范围。4 . 2 要使激光束倾斜辐射。；4 . 3 尽量取短的脉宽2 1 刘文清, 吴兴无, 郭强等. 激光表面清洁的实验研究 J . 量子电 子学。1

7、 9 9 6 . 1 3 ( 3 ) : 2 6 5 - 2 7 0 2 陈林, 杨永强 . 激光清洁技术及其应用. 红外与激光工程， 2 0 0 4 ，第3 3 卷第3 期王兰萍（1 9 6 6 - ），女，江苏常州人，副教授，研究方 向为特种加工。（收稿日期：2 0 0 6 0 6 0 9 ）王兰萍（常州轻工职业技术学院）激光在清洁领域的应用摘 要 关键词文章介绍了激光在清洁领域中的运用，阐述了激光清洁技术的机理、使用方法以及使用该项技术时应注意的问题。 激光清洁微粒基体（接1 3页）0田的产能规模和开发效果。（1 ）建南气田南高点飞三气藏储层连片分布，为一岩性- 构 造复合气藏，气藏气为

8、干气。（2 ）气藏目前大多是利用探井开采，没有形成完善的开发井网，整个储量动用较差。（3 ）通过气 藏精细描述表明南高点飞三气藏属低孔低渗致密储层、裂缝应力敏感性较强，为低产能储层；裂缝发育部位一般在构造受力强的顶部 和轴线主体部位以及断层附近，其翼部与外围裂缝均不发育，裂缝方向大多与地层走向相同。（4 ）通过数值模拟研究计算了气藏的 技术可采储量，并且预测到在目前的井网条件下，要提高气藏的采气速度，仅凭提高配产从中长期来看是不现实的，要提高产量、抓 住市场、稳定供气，需要且必须部署一定的开发钻井工作量。（5 ）从建平1 井、建2 7 侧平1 井的成功实践表明水平井开发技术应成为主要开发手段。

9、（6 ）通过合理部署，目前建平4 井的钻探已取 得初步效果，飞三段横向上岩性没有太大变化，进一步证实飞三连 片分布，对下一步完善南飞三气藏开发井网、提高产能规模和开发 效果具有较强的指导作用。7 结论参考文献作者简介 1 涂彬. 我国天然气工业科技发展战略研究. 天然气工业，2 0 0 3 2 杨桥. 中国气田开发水平现状分析 . 天然气工业，2 0 0 3 3 张伦友 . 提高气藏采收率途径和方法. 天然气工业, 1 9 9 2 （5 ） 4 郝石生等 . 碳酸盐岩油气形成与分布. 石油工业出版社，1 9 8 9 5 胡朝元等 . 碳酸盐岩气田地质与勘探. 石油工业出版社，1 9 9 6 6 赵树栋等 . 任丘碳酸岩油藏 . 石油工业出版社，1 9 9 7 颜刚（1 9 7 2 - ），大学，工程师，长江大学石油工程 学院在读硕士研究生，现在中国石化江汉油田分公司江汉采油厂主要 从事油田开发工作。（收稿日期：2 0 0 6 0 7 1 1 ）