레이저 청소는 역사적인 건물을 보존하는 데 도움이 되는 물리학 커뮤니티에 대한 선물입니다. 대기 오염, 특히 황산 에어로졸은 탄산칼슘 조각상과 상호 작용하여 황산칼슘과 물로 구성된 회반죽 층을 형성했습니다. 레이저 청소는 대리석 구조물에서 황산염 및 질산염과 같은 필름 침전물과 오염 물질을 제거하는 데 사용할 수 있습니다. 아래 그림 1은 검은색 침전물이 있는 조각상을 보여줍니다.
레이저 청소를 다른 석재 청소 방법과 비교할 때 전자는 정확성, 비접촉 구현 및 다양성이 두드러집니다. 레이저 클리닝의 광범위한 사용은 처음에는 그것이 복잡한 방법이고 테스트를 위해 원본 기념물에 접근하는 데 제한이 있다는 의심 때문에 금지되었습니다.
그러나 석재와 레이저 펄스 상호 작용 모델의 개선과 레이저 시스템의 기술 발전으로 이러한 초기 의심이 극복되었으며 레이저 청소는 역사적인 기념물 청소의 선두 주자가 되었습니다.
따라서 이 기사의 시작 부분에 제기된 처음 두 가지 질문을 해결하기 위해 우리는 1064 nm Nd:YAG 레이저와 같은 펄스 레이저 시스템과 해당 고조파 파장이 석재 청소에 적합하다고 대답할 수 있습니다.
펄스 폭을 조정할 수 있는 다른 유형의 펄스 레이저도 사용할 수 있습니다.
샌드블래스팅, 스크러빙, 화학적 방법, 초음파에 비해 레이저 클리닝의 장점은 비접촉 방식과 증착된 필름을 제거하는 정확성이라고 할 수 있습니다.
관련된 세 번째, 네 번째, 다섯 번째 질문에 답하려면 레이저 펄스와 결석의 상호 작용 특성을 고려해야 합니다. 레이저 펄스와 석재의 상호 작용은 자기 제한형 레이저 절제 공정과 비자기 제한형 레이저 절제 공정으로 나눌 수 있습니다. 자체 제어형 레이저 절제 공정의 경우 증착된 오염막의 손상 임계값은 아래에 있는 기판의 손상 임계값보다 훨씬 낮습니다.
반면, 자기 제한적이지 않은 레이저 절제 공정의 경우 기판과 필름의 손상 임계값은 서로 매우 가깝습니다.
따라서 전자의 경우 적절한 레이저 펄스 에너지와 지속 시간을 사용하면(단위 면적당 에너지(Joules/cm2)를 의미하는 레이저 플루언스라는 용어가 널리 사용됨), 오염 물질이 사용되기 때문에 세척 공정이 훨씬 더 쉬워집니다. 필름이 제거됩니다. 밑에 있는 기판에 손상을 입히기 전에 증발합니다. 자체 제한이 아닌 경우에는 손상 가능성이 훨씬 더 높습니다.
미술품 복원을 위한 레이저 클리닝 분야의 많은 작업자들은 광섬유 레이저의 유연성과 동상의 접근하기 어려운 위치에 빔을 비출 수 있는 능력 때문에 광섬유 레이저를 활용합니다. 레이저 클리닝 작업은 그 자체로 예술 작품이므로 유연성을 얻으려면 숙련된 작업자와 파이버 레이저가 필요합니다. 레이저는 대부분 산업용이며 레이저 시스템에는 움직이는 부품이 없습니다. MOPA(Master Oscillator Power Amplifier) 레이저를 사용하면 조정 가능한 레이저 펄스를 얻을 수 있으며 Nd:YAG 레이저와 같은 결정 노화가 발생하지 않습니다. 그림 3은 광섬유 레이저를 사용하여 미술품을 청소하는 작업자를 보여줍니다.
석재 청소에 레이저를 사용하는 것이 샌드블라스팅만큼 많은 미립자를 생성하지 않기 때문에 환경에 더 건강하다는 점을 지적할 수도 있습니다. 물론 작업자는 레이저 보호 안경을 착용해야 합니다.
