第36卷，第9期 2016年9月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 36, No. 9, pp29562960
September，2016
基于发射光谱及成分分析的激光除漆机理研究
陈康喜，冯国英*，邓国亮，刘彩飞，王德良四川大学电子信息学院激光微纳工程研究所，四川成都610065
摘要基于微光诱导击穿光谱和X射线能谱技术，测量了微光与油漆作用时发射光谱及作用前后元素成分的变化，以此研究了激光除漆的机理。实验测量了不同纳秒激光能量下激光诱导击穿油漆表面的光谱，计算了等离子体的电子密度和温度。通过扫描电子显微镜对油漆烧蚀形貌进行了分析，采用X射线能谱仪测量了烧蚀前后油漆成分的变化，研究结果表明，等离子体电子密度、温度以及烧蚀区域大小都随着入射激光能量的增加逐渐增加，在激光作用前后油漆中碳（C)含量明显降低，原子百分比从78.25%降低到67.07%，
更高的激光能量下油漆烧蚀的更剧烈。该工作对深人研究激光除漆机理有重要意义。关键词等离子体；光谱分析；电子密度；电子温度；成分分析
中图分类号：0657.3
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn. 10000593(2016)09-2956-05
和温度，研究了其与人射激光能量的关系。采用扫描电子显微镜（SEM)和X射线能谱（EDS)，测量了激光作用前后油漆样品烧蚀形貌及元素成分比例的变化，通过对比激光作用后
油漆对基底有很好的保护作用，在长期的使用过程中会受到环境的影明发生老化、破裂等情况，使基底失去保护而遭到破坏，需要定期的去除并重新喷涂。传统的除漆方法包括化学除漆法和物理除漆法。化学除漆所用落剂会造成基底的二次污染，获得的清洁度也很有限。物理除漆不可避免的会造成基底的损伤，且劳动强度大、噪声污架产重。与传统除漆技术相比，激光除漆技术具有二次污染小，基底损伤小，操作自动化等优点1.2]，
激光除漆技术作为一种全新的清洗技术已被广泛的研
究3-8，。在微光除漆的过程中，对除漆的机理研究很重要。激光除漆包括振动、熔化、蒸发、燃烧等一系列复杂的过程。研究人员对激光除漆定性的解释为烧蚀效应9]、表面声波效应[10]、热脱离效应[11}]、等离子体效应[1等清洗机制。Akira Tsunemi"]和Zhou13]的研究支持激光除漆过程为烧蚀效应。 FrancoisBrygo")和宋蜂(15]从一维热传导方程出发计算了高重复率下温度的热模型和热膨胀产生的热应力及油漆的粘附力，通过比较热应力与粘附力的大小得到去除油漆的条件。这些都为激光除漆的研究提供重要的参考，但利用元素成分分析来研究除漆机理的还比较少。本文结合激光诱导击穿光谱技术(LIBS)分析了漆受激光辐照后的等离子体电子密度
收稿日期：2015-04-07，修订日期：2015-08-18
Ti元素、C元素和A1元素相对比例发生的变化，研究了激光除漆的基本物理机制。本工作不仅对深入研究激光除漆具有重要意义，对研究激光与物质的消融作用也有重要的价值。
1实验部分
测量样品使用保赐利牌白色自动喷漆。LIBS实验的样
品是均勾的喷涂在铝基板上的白色油漆，烧蚀形貌及成分测量使用的样品是均匀的喷涂在干净的硅片上的白色油漆。
实验采用电光调Q的Nd：YAG脉冲激光器，波长为 1064nm，脉宽为7ns，频率为1Hz，输出能量范围为3～40 mJ。输出的激光束通过焦距f=150mm的透镜聚焦在白色油漆样品表面上，样品放置在透镜与焦点之间，聚焦后的光斑半径为200m。样品放置在三维移动平台上，移动平台使得聚焦的微光束每次照射在漆板新的位置，照射位置闻隔1 cm，避免相邻照射区域的影响。人射激光能量从7mJ开始增加，每升高大约3mI进行一次光谱采集。同一人射激光能量下进行10次光谱测量并求平均值来减小误差。等离子体光谱通过OceanOptics公司的USB4000型光纤光谱仪对其
基金项目：国家自然科学基金项目（60890200，10976023)，2015基本科研校青年基金项目（2082604184075资助作者简介：陈康喜，1990年生，四川大学电子信息学院激光微纳工程研究所硕士研究生
e-mail: 349358924@qq, com
e-mail: guoing_feng@ scu, edu, cn
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