图2.1微粒与物体表面最主要的三种结合力[13]

这些吸附力要比重力大得很多（几个数量级）,并且与粒子直径d有关系。吸附力随着粒子半径减小呈现很慢的线性衰减趋势，而粒子质量m与直径的三次方成正比，由牛顿定律可知F=ma,当粒子尺寸变小时吸附力所提供的加速度迅速增大。所以，尺寸越小的粒子，清除起来所需的加速度就越大,这就是常规的清洗技术为什么难以清除直径很小的物体表面附着物。 

由于物体表面附着物的成分和结构复杂，激光与之作用的机理也各不相同，用于对此作解释最常用的理论模型有以下几种：

1.光气化，光分解。激光器产生的激光经过光学系统的聚光可以实现能量的高度集中，聚焦后的激光束在焦点附近可产生几千度甚至几万度的高温，使物体表面附着物瞬间气化或分解。

2.光剥离。通过激光的作用使物体表面附着物受热膨胀。当物体表面附着物的膨胀力大于其与基体之间的吸附力时，物体表面附着物便会从物体的表面脱离。

3.光振动。利用较高频率和功率的脉冲激光冲击物体的表面,在物体表面产生超声波,超声波在冲击中下层硬表面以后返回,与入射声波发生干涉,从而产生高能共振波,使污垢发生微小爆裂, 粉碎，脱离基体物质表面。当物体与表面附着物对激光束的吸收系数差别不大,或者表面附着物受热后会产生有毒物质等情况时，可以选用这种清洗手段。

2.2 激光清洗的方法论文网

1.激光干洗。采用激光脉冲直接照射去除物体表面附着物。当入射激光功率密度较低时，激光被基体或粒子吸收后产生振动或是膨胀,从而使基体和附着物分离。当入射激光功率密度较高时，激光直接引起表面附着物的熔融、汽化，使附着物迅速脱离基体表面。

图2.2 激光干洗的力学示意图[13]

2.激光+液膜的方法。先沉积一层液膜于基体表面，用激光脉冲照射使液膜发生非常剧烈的汽化现象，在物体表面与液膜的界面上出现气泡的迅速大量产生与爆炸性破裂的现象，气泡破裂产生的冲击波克服掉基体与附着物的吸附力，从而使附着物从基体表面分离。

图2.3 激光+液膜法的力学示意图[13]

3.激光＋惰性气体的方法。即激光辐射的同时，将惰性气体吹向物体表面。一方面，惰性气体可以作为保护气，防止脱落的高温的附着物在空气中燃烧以及物体表面在高温环境下氧化。另一方面，惰性气体可以把脱落的附着物从物体表面吹走，避免发生二次污染。

2.3 激光清洗与传统清洗方式的对比

    传统的清洗方法主要有4种：高压水清洗法、机械清洗法、化学清洗法、超声波清洗法。这些清洗方法主要是用来清除较大颗粒的固体污染物和油脂类污染物，可以在很大程度上满足了工业生产和日常生活的需要。但是存在以下问题：机械法清洗技术清洗效率低，劳动强度大，而且清洁度低，只能用于对精度要求不高的场合，还容易损伤工件基体。化学清洗法需碳—氟—氯化合物及其他有机溶剂，会产生大量的废液，对环境污染太大，而且，当工件表面污物成分复杂时，需用多种清洗剂多次清洗才能将污物除去，清洗剂还可能腐蚀工件基体。超声波清洗是一种比较新颖的清洗技术，但它有很大的局限性，被清洗的工件需要放置在清洗槽中，受到清洗槽尺寸限制，而且同样需要用到化学溶剂。这三种清洗方法都无法有效清洗吸附在物体表面的亚微米级粒子，可控性 、柔性不高，难以实现选区定域、实时的精密清洗，无法清洗危险或难以到达的地方，难以实现远距离遥控清洗。文献综述