System laserowego oczyszczenia z ew. monitoringiem technikami spektroskopowymi

Dysponent: Instytut Maszyn Przepływowych im. Roberta Szewalskiego PAN w Gdańsku

Kontakt: dr hab. Rafał Jendrzejewski koperta

Opis metody

Metoda wykorzystuje zjawisko ablacji laserowej do oczyszczania powierzchni. Prace związane z takim zastosowaniem laserów podparte są gruntownymi badaniami procesów zachodzących w wyniku oddziaływania promieniowania laserowego z różnymi materiałami oraz analizą potencjalnych zagrożeń wynikających z tej techniki. Dodatkowo proces oczyszczania może być monitorowany metodami takimi jak spektroskopia fluorescencji rentgenowskiej XRF lub spektroskopia fluorescencji wzbudzanej laserem (LIF).

IPM_czyszczenie_rys. 1

Zastosowanie

W przypadku obiektów zabytkowych metoda znajduje zastosowanie przede wszystkim do oczyszczania powierzchni z nawarstwień zanieczyszczeń, powłok malarskich, werniksów, korozji, itp.

Instrument

W badaniach wykorzystywane są stacje laserowe Laserblast 500 oraz Laserblast 1000 (Quantel) o następujących danych technicznych:

  • długość fali lasera 1064 nm
  • czas trwania impulsu 8 / 10 ns
  • moc średnia 18 / 36 W
  • maks. energia impulsu 300 mJ
  • maks. gęstość energii 3,3 J/cm2
  • częstotliwość repetycji impulsów: 60 / 120 Hz, regulowana
  • transmisja wiązki światłowodem  o długości 11 m
  • głowica robocza z regulacją wielkości plamki roboczej (3 – 5,3 mm)

IPM_czyszczenie_rys. 2

Warunki pracy

Systemy są przystosowane do pracy w warunkach poza laboratorium. Zapewniają bezkontaktowe działanie oraz brak oddziaływania termicznego na nieczyszczoną część obiektu. Głowica robocza oraz światłowód o dł. 11 m daje swobodę w prowadzeniu prac konserwatorskich oraz możliwość pracy na wysokości (rusztowaniu).

IPM_czyszczenie_rys. 3

Przykładowe wyniki (bibliografia):

  1. Pomerania Laboratory – a solution for the cultural heritage research and conservation; A. Iwulska, R. Jendrzejewski, M. Sawczak, I. Żmuda-Trzebiatowska, G. Śliwiński, A. Kriegsiesen; Proceedings of the International Conference on Lasers in the Conservation of Artworks LACONA VIII, (2011) 161-166
  2. Colour changes of a historical Gotland sandstone caused by the laser surface cleaning in the ambient air and N2 flow; M. Jasińska, A. Nowak, J.W. Łukaszewicz, G. Śliwiński; Applied Physics A, (2008) 92,211-215
  3. Observation of the laser cleaning effect on the Gotland sandstone elemental composition; M. Jasińska, J. Bredal-Jørgensen G. Śliwiński; Laser Chemistry, vol. 2006, 84781
  4. Laser cleaning monitored by a spectroscopic technique – experimental data on the Gotlandic sandstone case; M. Jankowska, K. Ochocińska, G. Śliwiński; Lasers in the Conservation of Artworks, Springer Proc. in Physics, (2005) 100,411-418