本文介紹了石材激光清洗的原理和石材激光清洗的一些典型應用，展示了石材激光清洗這一“綠色”清洗技術廣闊的發(fā)展前景。

　　一、石材激光清洗原理
　　激光具有高亮度，高方向性、高單色性和高相干性的特點，這是普通光源所無法比擬的。利用激光的高亮度，經過透鏡聚焦后，能在焦點附近產生上千萬度甚至上萬度的溫度。激光的高方向性使得激光能有效進行長距離傳輸。激光的單色性極高，波長單一，有利于聚焦和波長選擇。

　　石材 激光清洗就其清洗機理而言，可分為兩大類：一類是利用清潔基片（也稱為母體）與表面附著物（污物）對某一波長激光能量，具有差別很大的吸收系數。輻射到表面的激光能量，大部分被表面附著物所吸收，使之受熱或氣化蒸發(fā)、或瞬間膨脹，并被表面形成的蒸氣流帶動脫離物體表面，達到清洗目的。而基片由于對該波長的激光吸收能量極小，不會被損傷。對此類激光清洗，選擇合適的波長和控制好激光能量，是實現安全高效清洗的關鍵。另一類是適用于清潔基片與表面附著物的激光能量吸收系數差別不大，或基片對涂層受熱形成的酸性蒸氣較敏感，或涂層受熱后會產生有毒物質等情況的清洗方法。該類方法通常是利用高功率高重復率的脈沖激光沖擊被清洗的表面，使部分光束轉換成聲波。聲波擊中下層硬表面后，近回的部分與激光產生的入射聲波微小爆炸，涂層被粉碎、壓成粉末，再被真空泵清除，而底下的基片不會損傷。

　　石材激光清洗與機械磨擦清洗、化學腐蝕清洗、液體固體強力沖擊清洗，高頻超聲清洗等傳統清洗方法相比，有明顯的優(yōu)點。它高效、快捷、成本低，對基片產生的熱負荷和機械負荷小，清洗為非損傷；廢物可回收，無環(huán)境污染；安全可靠，不損害操作人員健康；多功能，可以清除各種不同厚度、不同成份的涂層；清潔過程易于實現自動化控制，實現遠距離遙控清洗等。

　　二、石材激光清洗的方法
　　從方法上分析，石材激光清洗方法有4種：1、激光干洗法，即采用脈沖激光直接輻射去污；2、激光＋液膜方法，即首先沉積一層液膜于基體表面，然后用激光輻射去污；3、激光＋惰性氣體的方法，即在激光輻射的同時，用惰性氣體吹向基體表面，當污物從表面剝離后會立即被氣體吹離表面，以避免表面被再次污染和氧化；4、運用激光使污垢松散后，再用非腐蝕性化學方法清洗。目前，常用的是前3種方法。第4種方法僅見于石質文物的清洗中。

　　三、石材激光清洗的應用
　　石雕和石刻等年代久遠的高檔石質藝術品，由于其極精細和易損的表面結構，成為激光清洗技術應用最早的領域。人們發(fā)現，用激光清除石質文物表面的污垢有其獨特的優(yōu)勢，它能夠十分清確地控制光束在復雜的表面上移動，清除污垢而不損傷文物石材。例如，1992年9月，聯合國教材文組織的世界文化遺產保護組織為紀念該組織創(chuàng)建20周年，對十分著名的英國亞眠大教堂進行了維修，亞眠大教堂西側圣母門十分精美的大理石雕刻是工程的關鍵。在為期一年的圣母門維修工程中，維修人員借助于激光，用激光光束除去了覆蓋在大理石雕刻花紋上幾毫米厚的黑色垢層，大理石表面原來的色澤體現出來，使精美的雕刻重現光彩。又如，英國最重要的石雕收藏處之一的英斯布倫蒂爾的石雕收藏品經激光清洗后，也得到同樣的效果。圖1為奧地利的文物保護工作者用帶有關節(jié)臂的YAG激光對14世紀中葉的St、Stephen大教堂上的石雕進行清洗。

　　人們用電子顯微鏡觀察石材激光清洗后的石雕表面，發(fā)現激光清洗后石頭的結構沒有變化，被清洗的表面既光滑又平坦，沒有損傷。這跟用微粒子噴射法（噴砂法）清洗后的表面完全不同。微粒子噴射法清洗后大理石表面結構的損傷是難以避免的，特別是對已有硫酸鹽垢層的大理石表面。電子顯微鏡的觀察還發(fā)現，激光照射后，表面下巖石材料的各項性質既無退化，也無改變。目前，用激光清洗石灰后，大理石等高檔石質材料表面污垢的工作已成為一項新的很有前途的業(yè)務項目。除了對石質材料的清洗外，激光清洗在玻璃、石英、金屬、模具、牙齒、芯片、電極、磁頭、磁盤以及各種微電子產品的清洗中都有很好的效果，已經有了一定的應用。