激光清洗作為新型表面處理技術，在環(huán)保意識漸濃的今天必會受到廣泛的關注。在激光清洗領域，美國和歐洲一直領先于其他區(qū)域，隨著技術的不斷積累，他們已經從實驗室研究走向了設備制備與開發(fā)。應對市場的不同需求，激光清洗用激光器的種類各不相同，原理和機制也互不相同。目前，歐美地區(qū)已經走向實用化，并取得了一定的社會效益和經濟效益。
激光清洗技術的發(fā)展走過的是一條理論指導實踐，實踐豐富理論的寬闊道路。宋峰教授及其團隊從2004年開始與國內激光清洗技術發(fā)展舉步同行，在激光清洗技術的發(fā)展路程中一直深刻地鉆研、捕獲、梳理、凝聚和創(chuàng)新，是我國激光清洗設備研發(fā)與產業(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，進行激光除銹、除漆、除油等方面的實驗研究，在國內外有一定的影響力。
由宋峰教授主持撰寫的這本專著論述全面、條分縷析，內容包括激光清洗過程中光與物質相互作用的基礎理論、激光清洗去除微粒和膜層的機制與物理模型、激光清洗裝備與激光清洗中的監(jiān)控、激光清洗的各種應用等。讀者可以在自己所關注的那一點上切入認真鉆進去，同時找到對應的參考文獻，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象，浩瀚文獻真不知道怎么下手，從這里可以看到和得到啟發(fā)，大致應該往哪個方向去找，就因為它討論得非常具體全面。
“變革性光科學與技術叢書”由中國科學院、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銜，系統(tǒng)介紹了國內外在本領域內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)、經濟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、激光打標等諸多應用一樣，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。
圖書目錄
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第1章清洗技術概述
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
1.3.2高壓水射流清洗技術
1.3.3干冰清洗技術
1.3.4超聲波清洗技術
1.3.5電磁感應清洗技術
1.4化學清洗法
1.4.1化學試劑清洗技術
1.4.2電解清洗技術
1.4.3微生物清洗技術
1.4.4化學清洗的特點
1.5混合清洗法
1.5.1等離子體清洗技術
1.5.2熱能清洗技術
1.6激光清洗法
參考文獻
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激光器的結構與種類
2.1.4描述激光器的參數
2.2常用激光技術
2.2.1速率方程理論
2.2.2激光調Q技術
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
2.3.1清洗對象的光學特性
2.3.2激光器參數的影響
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激光器的基本結構
2.5二氧化碳激光器
2.5.1CO2激光器的發(fā)光原理
2.5.2CO2激光器的基本結構
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構
2.6.3光纖激光器的特點
2.7準分子激光器
2.7.1準分子激光器的常見種類
2.7.2準分子激光器的工作原理
2.7.3準分子激光器的基本結構
2.7.4準分子激光器的特點及應用領域
2.8半導體激光器
2.8.1半導體激光器的工作原理
2.8.2半導體激光器的分類
2.8.3半導體激光器的特點及應用領域
參考文獻
第3章激光清洗的物理基礎
3.1物質對激光的反射、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
3.3.2振動效應
3.3.3薄膜彎曲效應
3.3.4爆破效應
3.4濕式激光清洗的作用機制
3.4.1基底強吸收
3.4.2液膜強吸收
3.4.3基底與液膜共同吸收
參考文獻
第4章激光清洗設備
4.1激光清洗設備系統(tǒng)簡介
4.2Nd∶YAG脈沖式激光清洗機示例
4.2.1電光調Q Nd∶YAG激光清洗設備
4.2.2聲光調Q的準連續(xù)式激光清洗機
4.3激光清洗設備的生產現狀
4.3.1激光清洗設備的國外研究現狀
4.3.2使用Nd∶YAG激光的激光清洗機
4.3.3使用CO2激光的激光清洗機
4.3.4使用準分子激光的激光清洗機
4.3.5使用光纖激光的激光清洗機
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激光誘導熒光譜實時監(jiān)控
4.4.5激光誘導擊穿光譜實時監(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激光誘導擊穿光譜監(jiān)控效果
參考文獻
第5章激光清洗在電子元器件中的應用
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理
5.2.1微粒的黏附
5.2.2近場光學聚焦現象
5.2.3干式激光清洗微粒的機理
5.2.4濕式激光清洗微粒的機理
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用情況
參考文獻
第6章激光清洗在除漆方面的應用
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激光清洗參數對清洗效果的影響
6.6激光除漆的實際應用研究
6.6.1飛機蒙皮的激光除漆
6.6.2彈藥修理中的激光除漆
6.6.3文物與藝術品中的激光除漆
參考文獻
第7章激光清洗在除銹方面的應用
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激光除銹的主要機理
7.4激光除銹設備和表征方法
7.4.1激光除銹設備
7.4.2激光除銹效果的表征方法
7.5不同激光參數對激光除銹效果的影響
7.6激光除銹的應用研究和實際應用
7.7激光除銹對材料性質的影響
參考文獻
第8章激光清洗在模具方面的應用
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導光系統(tǒng)的結構與光路系統(tǒng)的設計
8.4激光清洗橡膠模具的機理
8.5激光清洗參數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激光重復頻率
8.5.4光束質量
8.5.5脈沖數
參考文獻
第9章激光清洗在歷史建筑和藝術品方面的應用
9.1文物清洗修復的意義
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石質藝術品與文物
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品的部分監(jiān)測手段
參考文獻
第10章激光清洗在其他方面的應用
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光學基片表面的激光清洗
10.2.1激光清洗光學器件的意義
10.2.2激光清洗光學器件的實驗研究
10.3建筑物的激光清洗
10.4核電站的激光清洗
10.5其他領域的激光清洗應用
參考文獻
后記
索引
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激光清洗技術與應用后記
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（包括基底材料和污染物）的相互作用，達到去除污染物的目的。常規(guī)的物理清洗方法中，機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雜程度；化學清洗方法容易導致環(huán)境污染。激光清洗是一種新興的表面清潔技術，更符合當前對于環(huán)境保護和社會可持續(xù)發(fā)展的需要。自上世紀誕生以來，在短短幾十年中，在理論和技術方面取得了突飛猛進的發(fā)展。目前已經開發(fā)出了多種類型的激光清洗設備，并成功應用于工業(yè)清洗中，取得了良好的效益。
在國家科技部項目支持，經過將近二十年積累，方成此書。
宋峰
南開大學物理科學學院教授、博士生導師,原副院長。主要從事稀土摻雜光學材料(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及其應用、發(fā)光與光譜技術、光纖技術、納米結構增強發(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,授權專利10余項,曾獲寶鋼優(yōu)秀教師獎、軍隊科技進步獎一等獎、天津市自然科學獎二等獎、國家教學成果獎二等獎兩次。現(曾)任《大學物理》副主編、《清洗世界》編委、《光電技術應用》編委、《激光雜志》編委、美國光學學會期刊AppliedOptics編委(2010—2016年),以及教育部高等學校物理基礎課程教學指導委員會委員(2006年至今)、全國中學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)、中國大學生物理學術競賽(CUPT)裁判長(2010年至今)。兼任中國光學學會光電專業(yè)委員會常務理事,天津市激光技術學會副理事長(2012—2020年),天津市物理學會常務理事兼秘書長,“固體激光技術”國家級重點實驗室學術委員會委員。入選教育部“優(yōu)秀青年教師資助計劃”、教育部“新世紀優(yōu)秀人才支持計劃”、天津市131人才第一層次及創(chuàng)新團隊負責人。
林學春
林學春,中國科學院半導體研究所全固態(tài)光源實驗室研究員,主任。多年來致力于高功率全固態(tài)激光器及其應用技術的研究,發(fā)明了一系列新型激光復合焊接工藝,具有焊接速度高、形變小的優(yōu)勢,應用于汽車CVT自動變速箱關鍵部件高速、高精度焊接,為奇瑞汽車、北京奔馳汽車等焊接生產了百余萬套高性能自動變速箱齒輪、天窗滑軌等產品。其研究成果多次被中國科學院、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)新團隊項目等。以第一完成人獲得2017年度國家技術發(fā)明獎二等獎。多次應邀在國內外激光及激光加工領域學術會議上做特邀報告,發(fā)表文章160余篇,授權發(fā)明專利80余項。
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