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激光清洗光学玻璃表面微纳米颗粒的热力学效应研究
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作者 谢仑靖 何长涛 +4 位作者 熊玲玲 宋倩倩 牛富增 张雨阳 韩敬华 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第1期67-79,共13页
激光清洗具有非接触、精度高等优点,被广泛应用于光学玻璃元件表面的微纳米颗粒污染物的清洗。光学玻璃的材质、激光清洗能量及微纳米颗粒污染物的尺寸等参数对清洗的效果影响显著,尤其是选择恰当的激光能量是决定玻璃表面微纳颗粒清洗... 激光清洗具有非接触、精度高等优点,被广泛应用于光学玻璃元件表面的微纳米颗粒污染物的清洗。光学玻璃的材质、激光清洗能量及微纳米颗粒污染物的尺寸等参数对清洗的效果影响显著,尤其是选择恰当的激光能量是决定玻璃表面微纳颗粒清洗效果的关键。研究激光与玻璃表面微纳米颗粒的作用机理,通过分析作用过程的综合效应预测清洗效果,选择合适的清洗能量,达到理想的清洗效果。建立清洗过程的热/热应力模型,利用COMSOL进行仿真,得到当激光能量密度大于0.764 J/cm^(2)时,由于热应力的作用使粒径大于1μm的微纳米污染物剥离玻璃表面,表面得到清洗且无热损伤,当激光能量超过1.426 J/cm^(2)时,由于热效应颗粒温度超过玻璃基底的熔点以产生的热应力与冲击波,导致玻璃表面出现损伤。以K9玻璃为基底材料,氧化铈颗粒作为玻璃表面的污染物,采用颗粒沉积的方法制备清洗样本,并进行激光清洗实验和分析。实验表明,0.815 J/cm^(2)的激光能量使玻璃表面大颗粒得到较好的清洗效果,当清洗能量密度增大到1.120 J/cm^(2)时清洗效果进一步提高,当能量密度为1.426 J/cm^(2)时,玻璃表面出现明显的热力学损伤,如凹坑、形变。实验与理论结果一致。 展开更多
关键词 激光清洗 激光诱导损伤 热力学效应 多物理场仿真 微纳颗粒
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