[发明专利]利用能发射短脉冲的脉冲激光器清洁材料表面的方法及装置

权利要求书

1.利用能发射短脉冲的脉冲激光器清洁材料表面的方法，其中将高瞬时功率的脉冲激光束聚焦到所述表面上，所述方法的特征在于：

用于该目的的激光器提供脉冲，该脉冲的持续时间在光开关方式下包括在几毫微秒和几十毫微秒之间，而在正常工作方式下则为几微秒，该脉冲的瞬时功率具有包括在几百千瓦和几十兆瓦之间的某一值，该脉冲被聚焦到待清洁的表面上，使得每脉冲的功率密度包括在每平方厘米几百千瓦到每平方厘米几十兆瓦之间，从而在材料界面上产生非热冲击波，该冲击波能分离覆盖所述材料的污染表层的至少一部分。

2.根据权利要求1的清洁材料表面的方法，其特征在于：所述脉冲的持续时间在正常方式下包括在1微秒和3微秒之间。

3.根据权利要求1或2的清洁材料表面的方法，其特征在于：用于该目的的激光器所发射的辐射的波长处在待清洁材料表面上所形成的一表层污染材料的吸收光谱内。

4.根据权利要求1或2的清洁材料表面的方法，其特征在于：采用发射率可变或可调的激光器，激光器的发射频率在清洁处理过程中可进行连调或不连调，所需的波长范围主要随清洁的下层材料和覆盖在下层材料表面上的污染材料的各吸收光谱而变化。

5.根据权利要求4的清洁材料表面的方法，其特征在于：使用染料激光器。

6.根据权利要求4的清洁材料表面的方法，其特征在于：采用频率可变或可调的固体放大介质激光器、掺钛的蓝宝石类激光器或金绿宝石类激光器。

7.根据权利要求1或2的清洁材料表面的方法，其特征在于：采用一种掺钕的YAG晶体或玻璃类的固体放大介质激光器，它以光量开关方式工作，所发出的脉冲的持续时间约为10毫微秒至30毫微秒之间，每个脉冲的最大能量接近500毫焦耳，从所述激光器发射出的激光光束在待清洁表面上的截面直径约为10毫米。

8.根据权利要求1或2的清洁材料表面的方法，其特征在于：采用复合受激态激光器。

9.根据权利要求1或2的清洁材料表面的方法，其特征在于：所述材料的表面是管状产品的内和/或外表面。

10.实现根据权利要求1的清洁材料表面的方法的装置，其特征在于：它一方面有一个机械设备，该机械设备由激光器和其电源组成，另一方面包括一个位于从所述机械设备发出的激光光束通路上的箱，该箱包括一个用于将激光光束分离成许多能量彼此近似相等的其他激光光束的光学系统，然后将所述许多激光光束由一个光纤组件传输到一个手持件上，该手持件具有一个用于将许多束激光光束复合成一个单激光光束的光学部件和一个用于调整所述复合激光光束直径的光学部件，该第二个光学部件可由远焦光学组件构成，所述手持件具有能使对表面进行清洁处理的操作人员很容易操作的足够的尺寸。

11.根据权利要求10的清洁材料表面的装置，其特征在于：用于将多束激光光束传输到手持件上的光导纤维具有一个二氧化硅芯和一个二氧化硅或硅的外套。

12.根据权利要求10或11的清洁材料表面的装置，其特征在于：一个能喷射流体射流、最好是空气射流的装置设置在手持件的内部或外部，该装置用于连续或不连续地清除手持件的光学部件外表面上的灰尘。

13.根据权利要求10或11的清洁材料表面的装置，其特征在于：包括用于将激光光束分离成许多束激光光束的光学系统的箱是一个内部形成真空的密封箱，这种真空能有效地保护光学部件，使其免受灰尘侵蚀，并且能避免箱内激光光束的聚焦所产生的破坏作用。