【摘 要】
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石英玻璃广泛应用于光源、电子、光通讯、光伏、激光、生物医学、航天技术和国防等领域,在生产加工和日常使用过程中很容易遭到污染。为了保证生产加工的质量以及日常使用的精度,经常需要对石英玻璃表面进行清洗。传统的清洗方法清洗效果不佳且易对石英玻璃造成损伤,激光清洗是一种可以通过调节激光参数实现高效、无污染、高精度、无机械接触的新型清洗技术,对于石英玻璃表面污物的清洗有很大的应用前景。本文选取石英玻璃表面氧
【基金项目】
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天津市自然科学基金,玻璃器件激光清洗关键技术的研究,17JCTPJC55200；
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石英玻璃广泛应用于光源、电子、光通讯、光伏、激光、生物医学、航天技术和国防等领域,在生产加工和日常使用过程中很容易遭到污染。为了保证生产加工的质量以及日常使用的精度,经常需要对石英玻璃表面进行清洗。传统的清洗方法清洗效果不佳且易对石英玻璃造成损伤,激光清洗是一种可以通过调节激光参数实现高效、无污染、高精度、无机械接触的新型清洗技术,对于石英玻璃表面污物的清洗有很大的应用前景。本文选取石英玻璃表面氧化铝颗粒污物清洗为研究对象,应用理论分析、有限元模拟和实验分析相结合的方法研究了激光清洗氧化铝颗粒过程中激光参数对清洗效果的影响,主要研究内容如下:（1）利用有限元软件,建立了石英玻璃激光清洗温度场模型,分析了不同路径温度场变化以及激光参数对温度场的影响,得出了与光斑中心距离不同下的路径温度变化规律,以及基体表面峰值温度随激光能量密度、光斑扫描速率、光斑半径和光斑重叠率的变化规律。（2）结合颗粒污物在基体表面的吸附力模型和温度场仿真结果,预测了直径为4μm的Al2O3颗粒在石英玻璃表面的清洗阈值（0.32 J/cm2）;根据仿真模拟得到的基体表面峰值温度与激光能量密度的关系,并预测了激光清洗过程中石英玻璃基体损伤阈值（6.87 J/cm2）。（3）对激光清洗石英玻璃进行了初步实验研究,结果表明激光清洗技术可以有效去除石英玻璃表面的氧化铝颗粒,并得到了实际的清洗阈值和损伤阈值,与预测值十分接近,同时获得了激光能量密度和光斑扫描速率对清洗率的影响规律。
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