Làm sạch bằng laser là một món quà dành cho cộng đồng vật lý nhằm giúp bảo tồn các tòa nhà lịch sử. Ô nhiễm không khí, đặc biệt là khí dung axit sulfuric, đã tương tác với bức tượng canxi cacbonat, tạo thành một lớp thạch cao bao gồm canxi sunfat và nước. Làm sạch bằng laser có thể được sử dụng để loại bỏ cặn màng và các chất gây ô nhiễm như sunfat và nitrat khỏi cấu trúc đá cẩm thạch. Hình 1 bên dưới cho thấy một bức tượng có vết đen trên đó.
Khi so sánh việc làm sạch bằng laser với các phương pháp làm sạch đá khác, phương pháp trước đây nổi bật về độ chính xác, khả năng thực hiện không cần chạm và tính linh hoạt. Việc sử dụng rộng rãi phương pháp làm sạch bằng laser ban đầu bị hạn chế vì có nghi ngờ rằng đây là một phương pháp phức tạp và có những hạn chế trong việc tiếp cận các di tích gốc để thử nghiệm.
Tuy nhiên, những cải tiến trong mô hình tương tác xung laser với đá và tiến bộ công nghệ trong hệ thống laser đã vượt qua những nghi ngờ ban đầu này và việc làm sạch bằng laser đã trở thành phương pháp tiên phong trong việc làm sạch các di tích lịch sử.
Do đó, để giải quyết hai câu hỏi đầu tiên được đặt ra ở đầu bài viết này, chúng ta có thể trả lời rằng các hệ thống laser xung, chẳng hạn như laser Nd: YAG 1064 nm và các bước sóng hài hòa của chúng đã sẵn sàng để làm sạch đá.
Các loại laser xung khác có độ rộng xung có thể điều chỉnh cũng có thể được sử dụng.
Về ưu điểm của việc làm sạch bằng laser so với phun cát, chà xát, phương pháp hóa học và siêu âm, có thể nói đây là phương pháp không tiếp xúc và độ chính xác của việc loại bỏ màng lắng đọng.
Để trả lời tất cả các câu hỏi liên quan thứ ba, thứ tư và thứ năm, người ta phải xem xét bản chất tương tác của xung laser với đá. Sự tương tác của xung laser với đá có thể được chia thành các quá trình cắt bỏ bằng laser tự giới hạn và không tự giới hạn. Trong trường hợp quá trình cắt bỏ bằng laser tự giới hạn, ngưỡng thiệt hại của màng nhiễm bẩn lắng đọng thấp hơn nhiều so với chất nền bên dưới.
Mặt khác, đối với các quá trình cắt bỏ bằng laser không tự giới hạn, ngưỡng hư hỏng của chất nền và màng rất gần nhau.
Do đó, trong trường hợp trước, quá trình làm sạch sẽ dễ dàng hơn nhiều, bởi vì nếu sử dụng năng lượng và thời lượng xung laser thích hợp (thuật ngữ mức độ lưu loát của laser được sử dụng rộng rãi, có nghĩa là năng lượng trên một đơn vị diện tích, tính bằng Joules/cm2), thì chất gây ô nhiễm sẽ phim sẽ bị loại bỏ. Bay hơi trước khi gây hư hại cho lớp nền bên dưới. Đối với những trường hợp không tự hạn chế được thì khả năng hư hỏng sẽ cao hơn rất nhiều.
Nhiều công nhân trong lĩnh vực làm sạch bằng laser để phục hồi nghệ thuật sử dụng tia laser sợi quang vì tính linh hoạt và khả năng chiếu chùm tia vào những vị trí khó tiếp cận trên các bức tượng. Bản thân hoạt động làm sạch bằng laser đã là một tác phẩm nghệ thuật, đòi hỏi người vận hành lành nghề và laser sợi quang để đạt được tính linh hoạt. Laser hầu hết thuộc loại công nghiệp và hệ thống laser không có bộ phận chuyển động. Nếu bạn sử dụng laser MOPA (Bộ khuếch đại công suất dao động chính), bạn sẽ có được các xung laser có thể điều chỉnh được và không bị lão hóa tinh thể như laser Nd: YAG. Hình 3 cho thấy người vận hành sử dụng tia laser sợi quang để làm sạch tác phẩm nghệ thuật.
Người ta cũng có thể chỉ ra rằng sử dụng tia laser để làm sạch đá sẽ tốt cho môi trường hơn vì quá trình này không tạo ra nhiều hạt vật chất như phun cát. Người vận hành tất nhiên sẽ cần phải đeo kính bảo vệ tia laser.
