Лазерная очистка — это подарок физическому сообществу, помогающий сохранить исторические здания. Загрязнения воздуха, в частности аэрозоли серной кислоты, вступили во взаимодействие со статуей из карбоната кальция, образовав слой штукатурки, состоящий из сульфата кальция и воды. Лазерную очистку можно использовать для удаления пленочных отложений и загрязнений, таких как сульфаты и нитраты, с мраморных конструкций. На рисунке 1 ниже показана статуя с черными отложениями на ней.
При сравнении лазерной чистки с другими методами очистки камня первый выделяется своей точностью, бесконтактным выполнением и универсальностью. Первоначально широкое использование лазерной очистки было запрещено из-за подозрений в том, что это сложный метод и что существуют ограничения в доступе к оригинальным памятникам для тестирования.
Однако совершенствование моделей взаимодействия лазерных импульсов с камнем и технологические достижения в лазерных системах преодолели эти первоначальные сомнения, и лазерная очистка стала лидером в очистке исторических памятников.
Поэтому, отвечая на первые два вопроса, поставленные в начале этой статьи, мы можем ответить, что импульсные лазерные системы, такие как Nd:YAG-лазер с длиной волны 1064 нм, и их гармонические длины волн готовы к очистке камня.
Также можно использовать другие типы импульсных лазеров с регулируемой шириной импульса.
Что касается преимуществ лазерной очистки перед пескоструйной обработкой, скрабированием, химическими методами и ультразвуком, то можно сказать, что это бесконтактный метод и точность удаления нанесенных пленок.
Чтобы ответить на все связанные с этим третий, четвертый и пятый вопросы, необходимо рассмотреть природу взаимодействия лазерного импульса с камнем. Взаимодействие лазерных импульсов с камнем можно разделить на самоограничивающиеся и несамоограничивающиеся процессы лазерной абляции. В случае процессов самоограничивающейся лазерной абляции порог повреждения осажденной пленки загрязнения значительно ниже, чем подлежащей подложки.
С другой стороны, для несамоограничивающихся процессов лазерной абляции пороги повреждения подложки и пленки очень близки друг к другу.
Следовательно, в первом случае процесс очистки будет намного проще, поскольку если использовать соответствующую энергию и длительность лазерного импульса (широко используется термин «флуенс лазера», который означает энергию на единицу площади, в Джоулях/см2), то загрязняющее вещество фильм будет удален. Испаряется, прежде чем нанести вред основанию. В несамоограничивающихся случаях вероятность ущерба намного выше.
Многие работники, занимающиеся лазерной очисткой при реставрации произведений искусства, используют волоконные лазеры из-за их гибкости и способности направлять луч в труднодоступные места на статуях. Процесс лазерной очистки сам по себе является произведением искусства, требующим квалифицированного оператора и волоконного лазера для достижения гибкости. Лазеры в основном промышленного типа, и лазерные системы не имеют движущихся частей. Если вы используете лазер MOPA (усилитель мощности главного генератора), вы получаете настраиваемые лазерные импульсы и не стареете кристалл, как в лазерах Nd:YAG. На рисунке 3 показан оператор, использующий волоконный лазер для очистки произведений искусства.
Можно также отметить, что использование лазеров для очистки камня полезнее для окружающей среды, поскольку при этом процессе не образуется столько твердых частиц, как при пескоструйной очистке. Оператору, конечно, необходимо будет носить защитные очки от лазера.
