激光清洗作為新型表面處理技術(shù),在環(huán)保意識(shí)漸濃的今天必會(huì)受到廣泛的關(guān)注。在激光清洗領(lǐng)域,美國(guó)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(shí)驗(yàn)室研究走向了設(shè)備制備與開發(fā)。應(yīng)對(duì)市場(chǎng)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?huì)效益和經(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(shí)踐,實(shí)踐豐富理論的寬闊道路。宋峰教授及其團(tuán)隊(duì)從2004年開始與國(guó)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(guó)激光清洗設(shè)備研發(fā)與產(chǎn)業(yè)重要踐行者之一,申請(qǐng)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(shí)驗(yàn)研究,在國(guó)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(diǎn)上切入認(rèn)真鉆進(jìn)去,同時(shí)找到對(duì)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(shí)實(shí)驗(yàn)上碰到一個(gè)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(gè)方向去找,就因?yàn)樗懻摰梅浅>唧w全面。
“變革性光科學(xué)與技術(shù)叢書”由中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)工程院羅先剛、周炳琨、許祖彥、楊國(guó)禎、呂躍廣、顧敏等多位院士專家領(lǐng)銜,系統(tǒng)介紹了國(guó)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(shí)之士通力合作,以期美玉石出。相信激光清洗一定會(huì)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(gè)光輝燦爛的未來,能為國(guó)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(diǎn)
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(shí)
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(duì)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(diǎn)
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(diǎn)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(diǎn)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(duì)激光的反射、散射和吸收
3.1.1材料對(duì)激光的反射和散射
3.1.2材料對(duì)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(dòng)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(jiǎn)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(guó)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(cè)量的實(shí)時(shí)監(jiān)控
4.4.3沖擊波監(jiān)控
4.4.4激光誘導(dǎo)熒光譜實(shí)時(shí)監(jiān)控
4.4.5激光誘導(dǎo)擊穿光譜實(shí)時(shí)監(jiān)控
4.4.6光聲信號(hào)綜合實(shí)時(shí)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(cè)系統(tǒng)
4.5.2激光清洗的聲波監(jiān)測(cè)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(chǎng)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(shí)驗(yàn)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(duì)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(duì)清洗效果的影響
6.6激光除漆的實(shí)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(duì)激光的吸收
7.3.2激光除銹時(shí)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(duì)激光除銹效果的影響
7.6激光除銹的應(yīng)用研究和實(shí)際應(yīng)用
7.7激光除銹對(duì)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(jì)
8.4激光清洗橡膠模具的機(jī)理
8.5激光清洗參數(shù)對(duì)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(cè)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(bǔ)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(shí)驗(yàn)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(cuò),但對(duì)亞微米級(jí)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(duì)于環(huán)境保護(hù)和社會(huì)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(guó)家科技部項(xiàng)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(zhǎng)。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(xiàng)。發(fā)表論文100多篇,他引2000余次,授權(quán)專利10余項(xiàng),曾獲寶鋼優(yōu)秀教師獎(jiǎng)、軍隊(duì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、天津市自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、國(guó)家教學(xué)成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)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(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)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(huì)委員(2006年至今)、全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽委員會(huì)常委(2011—2020年)、物理奧林匹克中國(guó)國(guó)家隊(duì)總教練兼領(lǐng)隊(duì)(2012—2018年)、國(guó)際青年物理競(jìng)賽(IYPT)獨(dú)立裁判(2008年至今)、中國(guó)大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競(jìng)賽(CUPT)裁判長(zhǎng)(2010年至今)。兼任中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)光電專業(yè)委員會(huì)常務(wù)理事,天津市激光技術(shù)學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)(2012—2020年),天津市物理學(xué)會(huì)常務(wù)理事兼秘書長(zhǎng),“固體激光技術(shù)”國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)委員。入選教育部“優(yōu)秀青年教師資助計(jì)劃”、教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃”、天津市131人才第一層次及創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人。
林學(xué)春
林學(xué)春,中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所全固態(tài)光源實(shí)驗(yàn)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(shì),應(yīng)用于汽車CVT自動(dòng)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(dòng)變速箱齒輪、天窗滑軌等產(chǎn)品。其研究成果多次被中國(guó)科學(xué)院、科技部列為“十一五”重大成果,主持了國(guó)家“863”重點(diǎn)項(xiàng)目、主題項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃以及中科院重要方向性項(xiàng)目和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目等。以第一完成人獲得2017年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。多次應(yīng)邀在國(guó)內(nèi)外激光及激光加工領(lǐng)域?qū)W術(shù)會(huì)議上做特邀報(bào)告,發(fā)表文章160余篇,授權(quán)發(fā)明專利80余項(xiàng)。
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