Overfladerensning med laser

Forskningsprojekt med titlen: Femtosekund laserafrensning af tilsmudset gips

Projektet indeholder en undersøgelse af mulighederne for afrensning af tilsmudsede gipsskulpturer med ekstra hurtige laserpulser, femtosekund (fs) laserpulser, med en Er:YAG laser, manipuleret til emission ved 775 nm (6 kHz) fra 2940 nm. Pilotforsøg med de ultra hurtige fs laserpulser er udført i samarbejde med Teknologisk Institut, og resultaterne er meget lovende.

Den anvendte metode indenfor laserafrensning har hidtil været afrensning med nanosekund (ns) pulserede lasere med bølgelængder ved 532 nm (synligt lys) og ved 1064 nm (infrarød (IR)stråling), hvor man benytter man sig af effekten: absorption (i det mørke snavslag) og refleksion (af den lyse gips). En fuldstændig afrensning af snavslaget kan udføres, men derved opstår en irreversibel gulning af materialet. Gulningen opstår kun ved afrensninger af karbonholdigt snavs og partikler.

Laserfrembragt gulning efter afrensning ved 532 nm og 1064 nm er et faktum og er indtil videre forblevet et komplekst ubesvaret spørgsmål, om end der hersker flere teorier.

Der har i de senere år været en stigende interesse for materialebearbejdning med fs laser pulser. I sammenligning med ns pulser er den største fordel ved fs, at der er en reduktion i varmediffusionen og derved mindre varmenedbrydning af emnet. Herudover er der en reduktion i skjoldet forårsaget af plasma ”plumen” (der ligeledes kan forårsage øget varmeudvikling) og i den forbindelse en forbedring af morfologien i det afrensede overflade. Ifølge hidtil publicerede resultater giver fs pulser i sammenligning med ns pulser en højere ætsende opløsning og minimale ”bivirkninger” i form af skader og en minimal fotokemisk ændring af overfladen.

Formålet med de videre forsøg er at klarlægge, hvorvidt fs laserafrensning kan anvendes til afrensning af tilsmudset gips, uden at gipsen misfarves/gulner og overfladen beskadiges. I forbindelse med de videre forsøg findes tærskelværdierne for smudslaget og for gipsen med fs (ved 775 nm). Tærskelværdien er den energitæthed, over hvilken en påvirkning/fjernelse af et lag af materialet vil forekomme. Den selvbegrænsende effekt forekommer, når der ved afrensningen skelnes mellem tærskelværdien for det underliggende lag og for smudslaget. Hvis tærskelværdien for smudslaget er lavere end tærskelværdien for underlaget, kan afrensning uden skader finde sted.

Indtil videre har vi modtaget støtte fra Augustinus Fonden.