DE102005005709A1 - Verfahren und Einrichtung zur Bearbeitung von Materialoberflächen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bearbeitung von Materialoberflächen mittels einer Strahlung, die auf die zu bearbeitende Materialoberfläche gerichtet ist, auf der die auftreffende Strahlung absorbiert wird, die einen Aerosol-/Gasstrom aus Atomen, Molekülen, Partikeln und/oder elektrisch geladenen Partikeln ausbildet. DOLLAR A Es soll in einfacher Weise die bei deren thermischer Behandlung entstehenden Aerosole/gasförmigen Abgasprodukte in unmittelbarer Nähe des Entstehungsortes fixiert werden. DOLLAR A Die Lösung besteht darin, dass die sich innerhalb des Aerosol-/Gasstromes (19) bewegenden Atome, Moleküle, Partikel (14) durch eine mit mindestens einer vorgegebenen Wellenlänge und Leistungsdichte vorgegebenen Strahlung (4) zu Ionen und/oder elektrisch geladenen Partikeln (15) verändert werden, dass die Ionen und/oder elektrisch geladenen Partikel (15) von einem zum Aerosol-/Gasstrom (19) richtungsverschieden ausgebildeten elektrostatischen Feld (18) abgelenkt werden sowie dass die Ionen/elektrisch geladenen Partikel (15) an mindestens einer gekühlten, jeweils zu den Ionen/elektrisch geladenen Partikeln (15) entgegengesetzt gepolten Elektrode (7, 8) entladen werden und dort kondensieren.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bearbeitung von Materialoberflächen mittels einer Strahlung, die auf die zu bearbeitende Materialoberfläche gerichtet ist, auf der die auftreffende Strahlung absorbiert wird, die einen Aerosol-/Gasstrom aus Atomen, Molekülen, Partikeln und/oder elektrisch geladenen Partikeln ausbildet.
  • Die Erfindung kann des Weiteren zur Dekontamination von radioaktiven Bestandteilen auf Materialoberflächen, zur Herstellung von sehr reinen Oberflächenbeschichtungen und zur Herstellung von genau definierten Materialzusammensetzungen eingesetzt werden.
  • Es ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Reinigung von Metall-Oberflächen mittels gepulster Laserstrahlung mit zwei unterschiedlichen Wellenlängen in der Druckschrift EP 1 340 556 A2 beschrieben. Dabei wird eine Basisfrequenz und eine harmonische Frequenz eines Laserstrahlenbündels in der Größenordnung von 1 bis 40 ns in gleichzeitiger oder räumlicher Überlagerung von Impulsserien und unterschiedlichen Energieintensitäts-Variationen genutzt. Das Verfahren kann zur Beseitigung von radioaktiven Rückständen eingesetzt werden.
  • Ein anderes Verfahren und eine zugehörige Einrichtung zur Dekontamination von Metallobjekten ist in der Druckschrift FR 2 673 389 beschrieben, in der die Metallobjekte in einem Gehäuse angeordnet sind, die eine energiegeringe Laserstrahlenerzeugungseinrichtung enthält und eine Schale, die das Laserstrahlenbündel aufnimmt, aufweist. Verwendet wird das Verfahren insbesondere zur Dekontamination von Nadeln und Skalpellen in Krankenhäusern.
  • Des Weiteren ist ein Verfahren zur Behandlung von mit Radionukliden kontaminierten Oberflächen von Ausrüstungen in der Druckschrift RU 2 120 677 beschrieben. Das Verfahren schließt eine Überzugsausbildung der kontaminierten Oberfläche mittels eines Verschlussmaterials ein, wobei das Verfahren durch Behandlung der Oberfläche mit einer intensiven Wärmebehandlung mittels einer Laserstrahlung durchgeführt wird.
  • Das Verschlussmaterial wird geschmolzen und es wird ein glasharter Überzug oben auf der Oberfläche durch die Wärmestrahlung ausgebildet.
  • Ein Problem besteht darin, dass die Radionuklide innerhalb des ausgebildeten Überzugs vorhanden und dort gebunden bleiben, wodurch aber nicht die Radioaktivität beseitigt wird. Mit dem Verfahren können im Wesentlichen Beton- und Metalloberflächen versiegelt werden.
  • Auch ist ein Verfahren zur Reinigung von Metalloberflächen mittels einer Laserstrahlung in der Druckschrift RU 2 104 846 beschrieben. Mit der Laserstrahlung kann die radioaktive Dekontamination von Metallstrukturen und Rohren von Kernkraftwerken während des Betriebes entfernt werden.
  • Das Verfahren erfolgt mit der Laserstrahlung auf den Oberflächen, die mit gepulster Leistung behandelt werden, wobei eine Energiedichte auf der zu bearbeitenden Oberfläche zur Verdampfung der schwer schmelzbaren Bindungen des Metalls des Oxidfilms mit einer Abtragung der Produkte von der zu bearbeitenden Oberfläche weg durch einen Gasstrom vorgesehen ist.
  • Die bei den thermischen Verfahren entstehenden radioaktiven Gase oder Dämpfe werden durch ein herkömmliches Absaugsystem hindurch über Filter geleitet. Dort werden die radioaktiven Bestandteile ausgefiltert. Dabei kommt es zu einer Kontamination des gesamten Absaug- und Filtersystems mit radioaktiven Aerosolen und damit zur Sekundärkontamination großer Volumina weiterer Materialien.
  • Ein weiteres Problem besteht darin, dass bei einem Eintreten eines Störfalles der abgelagerte Staub wieder freigesetzt werden kann, so dass eine zusätzliche Sekundärkontamination der Räume auftreten kann.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bearbeitung von Materialoberflächen anzugeben, die derart geeignet ausgebildet sind, dass in einfacher Weise die bei deren thermischer Behandlung entstehenden Aerosole/gasförmigen Abprodukte in unmittelbarer Nähe des Entstehungsortes fixiert werden.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 5 gelöst.
  • In dem Verfahren zur Bearbeitung von Materialoberflächen mittels einer Strahlung, die auf die zu bearbeitende Materialoberfläche gerichtet ist, auf der die auftreffende Strahlung absorbiert wird, die einen Aerosol-/Gasstrom aus Atomen, Molekülen, Partikeln und/oder elektrisch geladenen Partikeln ausbildet, werden
    gemäß Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1
    die sich innerhalb des Aerosol-/Gasstromes bewegenden Atome, Moleküle und/oder Partikel durch mindestens eine vorgegebene Wellenlänge zu Ionen und/oder elektrisch geladene Partikel verändert,
    die Ionen/elektrisch geladenen Partikel von mindestens einem zum Aerosol-/Gasstrom richtungsverschieden ausgebildeten elektrostatischen Feld abgelenkt sowie
    die Ionen/elektrisch geladenen Partikel an mindestens einer gekühlten, jeweils zu den Ionen/elektrisch geladenen Partikeln entgegengesetzt gepolten Elektrode entladen und kondensieren dort.
  • Das Verfahren weist somit folgende Schritte auf
    • – Absorption von Strahlung auf der zu behandelnden Materialoberfläche,
    • – Erzeugung eines Aerosol-/Gasstromes auf Atomen, Molekülen, Partikeln und/oder elektrisch geladenen Partikeln,
    • – Umwandlung der strömenden Atome, Moleküle und/oder Partikel durch die durch mindestens eine vorgegebene Wellenlänge und Energiedichte definierte Strahlung in Ionen und/oder elektrisch geladene Partikel,
    • – Zuschaltung eines elektrostatischen Feldes,
    • – Ablenkung und Strömung der Ionen und/oder elektrisch geladenen Partikel zu mindestens einer gekühlten und zur Ladung der Ionen und/oder elektrisch geladenen Partikel entgegengesetzt gepolten Elektrode des elektrostatischen Feldes und
    • – Entladung und Ablagerung der Ionen/elektrisch geladenen Partikel im Bereich der jeweiligen gekühlten Elektrode als feststoff- und gasbeladenes Kondensat.
  • Im Vorgang der Ionisierung und Ladungsveränderungen der Atome, Moleküle und/oder Partikel können unterschiedlich anteilig sowohl positive als auch negativ geladene Teilchen – Ionen und elektrisch geladenen Partikel – entstehen, die gemäß ihrer Ladung zu entsprechend entgegengesetzt gepolten Elektroden abgelenkt werden und dort bei Vorhandensein einer zutreffenden Kühlung jeweils die Kondensate bilden können.
  • Nach ausreichender Ausbildung des jeweiligen Kondensats an zumindest einem Elektrodenteil der zugehörigen gekühlten Elek trode kann das Elektrodenteil oder die betreffende Elektrode ausgewechselt und entsorgt werden.
  • Insbesondere bei einer Abstimmung der Bindungsenergie/Ionisierungsenergie der Atome/Moleküle der Gasphase mit der Photonenenergie der Strahlung werden die Molekülbindungen aufgebrochen und die Atome in elektrisch geladene Ionen umgewandelt.
  • Um bestimmte Atome, z.B. Cäsiumatome aus der Materialoberfläche abzutragen, wird die zutreffende ionisierende Wellenlänge in der Strahlung eingesetzt, um die Cäsiumionen auf dem Aerosol-/Gasstrom abzulenken und später zu entsorgen.
  • In der Einrichtung zur Bearbeitung von Materialoberflächen mittels einer Strahlung, die auf die zu bearbeitende Materialoberfläche gerichtet ist, auf der die auftreffende Strahlung absorbiert wird, die einen Aerosol-/Gasstrom aus Atomen, Molekülen, Partikeln und/oder elektronisch geladenen Partikeln ausbildet, sind gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 5 in dem durch mindestens eine Wellenlänge und eine Leistungsdichte vorgegebene Strahlung ausgebildeten Aerosol-/Gasstrom erzeugte Ionen/elektrisch geladenen Partikel vorhanden und es befinden sich im Bereich oberhalb der Bearbeitungsstelle mindestens zwei an die Strahlung angrenzende, entgegengesetzt gepolte Elektroden zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes innerhalb der Strahlung, wobei mindestens eine der Elektroden mit einer Kühlung derart in Verbindung steht, dass die Ionen/elektrisch geladenen Partikel sich auf einer Oberfläche der jeweiligen gekühlten, zu den Ionen/elektrisch geladenen Partikeln entgegengesetzt gepolten Elektrode als feststoff- und gasbeladenes Kondensat niederschlagen, wobei zumindest das das Kondensat aufweisende Elektrodenteil der Elektrode oder die Elektrode selbst austauschbar ausgebildet ist.
  • Die Strahlung wird vom elektrostatischen Feld in einer vorgegebenen Richtung durchdrungen.
  • Die Strahlung kann vorzugsweise von einem Laser emittiert werden.
  • Von der Hochspannungsquelle auf ist eine Hochspannung im Bereich von etwa 4000 Volt an die Elektroden angelegt. Dabei können sowohl eine der Elektroden als auch beide Elektroden eines elektrostatischen Feldes gekühlt sein.
  • Als Material kann z.B. silikatisches Material wie Beton, Glas, Halbleiterstrukturen, reines Metall, Legierungen, Metalle mit nichtmetallischen Anteilen sowie Metalle mit Überzügen und Oberflächenschichten, die z.B. mit radioaktiven Bestandteile kontaminierte und mit dem Beton wahlweise verbundene Materialoberflächen darstellen, ausgewiesen sein.
  • Es wird in vorteilhafter Weise in einem Arbeitsschritt, z.B. unter Einsatz eines Lasers auf der zu bearbeitenden Materialoberfläche eine Schmelze erzeugt und daraus abdampfende Atome, z.B. Cäsium, oder Moleküle durch eine eingestellte Laserwellenlänge ionisiert, so dass die Ionen und/oder die elektrisch geladenen Partikel durch das elektrostatisches Feld hindurch jeweils an die zugeordnete gekühlte Elektrode geleitet werden können, an der sich die Ionen/elektrisch geladenen Partikel nach der Entladung abscheiden, wobei der Abscheidungsprozess nahe dem Bereich des Entstehungsortes erfolgt.
  • Die Elektroden können z.B. Kondensatorplatten darstellen. Sie können auch aus mehreren Teilen bestehen.
  • Bei Einsatz von mehrteiligen Elektroden können insbesondere bei großen zu bearbeitenden Materialoberflächen die Elektroden auch derart ausgebildet sein, dass sie jeweils eine Anordnung einer elektrischen Linse und einen der Linse nachgeordneten Kondensatbehälter darstellen, in den die Ionen/elektrisch geladenen Partikel durch die elektrische Linse hindurch abgeleitet, entladen werden und sich an den Innenwänden des als Kühlfalle dienenden Kondensatbehälters als Kondensat niederschlagen.
  • Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen angegeben.
    •
  • Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels mittels einer Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung der erfinderischen Einrichtung mit einem aus einer mittels eines Laserstrahls erzeugten Schmelze austretenden Aerosol-/Gasstrom mit darin befindlichen Ionen/elektrisch geladenen Partikeln in einem elektrostatischen Feld mit einer Kühlfalle zur Kondensatbildung am Beispiel eines Materials – eines Betonbauteils – und einer darauf befindlichen radioaktiv kontaminierten Materialoberfläche.
  • In 1 ist in einer schematischen Darstellung eine Einrichtung 1 zur Bearbeitung einer Materialoberfläche 5 mittels eines eine Strahlung erzeugenden Lasers 3 gezeigt, wobei der La serstrahl 4 auf die Materialoberfläche 5 gerichtet ist, wobei die auf der Materialoberfläche 5 absorbierte Strahlung eine Schmelze 6 erzeugt, die verdampft und einen Aerosol-/Gasstrom 19 aus neutral geladenen Atomen, Molekülen, Partikeln 14 und/oder elektrisch geladenen Partikeln ausbildet.
  • Erfindungsgemäß werden in dem durch Wellenlänge und Leistungsdichte definierten Laserstrahl 4 ausgebildeten Aerosol-/Gasstrom 19 Atome und Moleküle ionisiert. Die Ionen 15 befinden sich im Bereich oberhalb der Schmelze 6. Mindestens zwei am Laserstrahl 4 angrenzende, entgegengesetzt gepolte Elektroden 7, 8 in Form von Kondensatorplatten – mit einem Katodenanschluss 9 und einem Anodenanschluss 10 – zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes 18 innerhalb des Laserstrahls 4, wobei zumindest die eine Kondensatorplatte 7 mit einer Kühlung 13 in Verbindung steht, führen dazu, dass sich die aus der Schmelze 6 entweichenden und danach mit einer positiven Ladung versehenen Ionen 15 auf der Oberfläche 16 der gekühlten Kondensatorplatte 7 mit der entgegengesetzten Polung – mit dem Katodenanschluss 9 – als Kondensat 17 niederschlagen, wobei die das Kondensat 17 aufweisende Kondensatorplatte 7 austauschbar ausgebildet ist.
  • Die aus der Schmelze unmittelbar entweichenden elektrisch geladenen Partikel können in wesentlicher Minderzahl vorhanden sein.
  • Durch die Einwirkung der Strahlung 4 auf die Partikel 14 kann auch aus der Minderzahl eine größere Anzahl von elektrisch geladenen Partikeln 15 entstehen.
  • Im Wesentlichen betrifft aber die im Laserstrahl 4 auftretende Ladungsveränderung die vorhandenen und aus den Molekülen entstehenden Atome 14 zu Ionen 15, so dass der tragende Teil des ablenkbaren Aerosol-/Gasstromes 19 die Ionen 15 sind.
  • Von der Hochspannungsquelle 12 aus ist über Anschlüsse 11 eine Hochspannung in dem Bereich von etwa wahlweise 4000 Volt an die Kondensatorplatten 7, 8 angelegt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bearbeitung von Materialoberflächen 5 erfolgt mittels eines Laserstrahls 4, wobei auf der Materialoberfläche 5 durch die entstehende Wärme eine Schmelze 6 erzeugt wird, die verdampft und einen Aerosol-/Gasstrom 19 aus neutral geladenen Atomen und Molekülen 14 ausbildet, wobei die Atome und Moleküle 14 sich innerhalb des Laserstrahls 4 bewegen und erst durch den durch Wellenlänge und Leistungsdichte definierten Laserstrahl 4 zu Ionen 15 ionisiert werden und wobei die Ionen 15 von einem richtungsverschieden zum Aerosol-/Gasstrom 19 ausgebildeten elektrostatischen Feld 18 abgelenkt werden sowie an der gekühlten Elektrode 7 des elektrostatischen Feldes 18 entladen werden und dort kondensieren.
  • Als Material 2 kann in der Erfindung silikatisches Material wie Beton, Glas, Halbleiterstrukturen sowie reines Metall, Legierungen, Metalle mit nichtmetallischen Anteilen sowie Metalle mit Überzügen und Oberflächenschichten einbezogen werden, die z.B. mit radioaktiven Bestandteilen belegte und mit dem Beton verbundene Materialoberflächen 5 darstellen können.
  • Das Verfahren weist unter Einsatz der erfindungsgemäßen Einrichtung 1 folgende Schritte auf:
    • – Erwärmung der zu behandelnden Materialoberfläche 5 und Erzeugung einer Schmelze 6 auf der zu bearbeitenden Materialoberfläche 5 durch Absorption eines Laserstrahls 4,
    • – Erzeugung eines Aerosol-/Gasstromes 19 aus neutral geladenen Atomen und Molekülen 14,
    • – Aufbrechen der Molekülbindungen und Ionisierung der strömenden neutral geladenen Atome 14 durch einen durch mindestens eine Wellenlänge und Leistungsdichte bestimmten Laserstrahl 4 zu Ionen 15,
    • – Zuschaltung eines elektrostatischen Feldes 18,
    • – Ablenkung und Strömung der Ionen 15 zu der gekühlten und zu den Ionen entgegengesetzt geladenen Kondensatorplatte 7 und
    • – Entladung und Ablagerung der Ionen 15 an der Oberfläche 16 der gekühlten Kondensatorplatte 7 als Kondensat 17.
  • Nach der Ausbildung ausreichenden Kondensats 17 an der gekühlten Kondensatorplatte 7 kann die Kondensatorplatte 7 problemlos ausgewechselt und entsorgt werden.
  • Das Verfahren stellt im Wesentlichen eine selektive Abscheidung von in einem Aerosol-/Gasstrom 19 befindlichen Ionen 15 mittels eines elektrostatischen Feldes 18 und einer Kühlfalle 13 dar.
  • Die Funktionsweise der Einrichtung 1 wird im Folgenden anhand der 1 beispielsweise mit einer kontaminierten Materialoberfläche 5 auf einem Betonbauteil erläutert.
  • Die zu bearbeitende, mit radioaktiven Bestandteilen kontaminierte Materialoberfläche 5 des Betonbauteils 2 wird durch Ab sorption eines Laserstrahls 4 aufgeschmolzen. Bei der dazu notwendigen Temperatur gehen einzelne, auch radioaktive Elemente und Verbindungen 14 in die gasförmige Phase über. Bei einer Abstimmung der Bindungsenergie/Ionisierungsenergie der neutral geladenen Atome und Moleküle 14 des Aerosol-/Gasstromes 19 mit der Photonenenergie des Laserstrahls 4 können Molekülbindungen aufgebrochen und die Atome ionisiert werden.
  • Nach der Zuschaltung des Hochspannungsfeldes 18 wird der mit den so erzeugten Ionen 15 versehene, zum weitgehend senkrecht auf die Materialoberfläche gerichteten Laserstrahl 4 etwa annähernd gleichgerichtete, schlauchartig aufsteigende Aerosol-/Gasstrom 19 aus seiner vorhergehenden Richtung schlagartig abgelenkt.
  • Dabei werden die Ionen 15 durch das elektrostatische Feld 18 in Richtung zu der mit der entgegengesetzten Ladung/Polung versehenen Kondensatorplatte 7 abgelenkt und der schlauchartige Aerosol-/Gasstrom 19 weist zur Kondensatorplatte 7 gerichtet eine Krümmung auf. Die Ionen 15 treffen dann auf eine gekühlte Oberfläche 16 der Kondensatorplatte 7 auf, werden dort entladen, kondensieren an der Oberfläche 16 der gekühlten Kondensatorplatte 7 und werden somit dem Aerosol-/Gasstrom 19 entzogen. Aufgrund der Turbulenzen in der Schmelze 6 kann sichergestellt werden, dass die radioaktiven Bestandteile der Materialoberfläche 5 effektiv entfernt werden.
  • In einem einzigen technologischen Arbeitsschritt kann somit sowohl eine radioaktive Materialoberfläche 5 abgetragen als auch das Abprodukt derart konditioniert werden, dass es – die kondensatbehaftete Kondensatorplatte 7 – weitgehend endlagerfähig ist.
  • Wenn größere Materialoberflächen bearbeitet bzw. abgetragen werden, dann sind einfache Kondensatorplatten zu klein. Vorzugsweise können dann je nach Bedarf als Elektroden jeweils eine Anordnung aus einer elektrischen Linse und mindestens einem der Linse nachgeordnetem Kondensatbehälter vorgesehen sein, in den die Ionen und/oder elektrisch geladenen Partikel 15 durch die elektrische Linse hindurch abgeleitet, dort entladen und an den Innenwänden des als Kühlfalle dienenden Kondensatbehälters als Kondensat niedergeschlagen werden. Die größeren Kondensatbehälter sind dann weniger zeitaufwendig entsorgbar.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine laserinduzierte Dekontamination ohne großvolumige Freisetzung von radioaktiven Bestandteilen ermöglicht werden. Durch Wahl mindestens einer vorgegebenen Wellenlänge und Leistungsdichte des Laserstrahls 4 erfolgt somit ein selektives Abscheiden von Ionen und/oder elektrisch geladenen Partikeln 15 auf dem Bereich des Laserstrahls 4 heraus.
  • Das Verfahren kann auch zur Herstellung von sehr reinen Oberflächenbeschichtungen und zur Herstellung von genau definierten Materialzusammensetzungen eingesetzt werden.
  • Durch die Erfindung werden übergreifende Stäube vermieden.
    • 1
    Einrichtung
    2
    Material
    3
    Laser
    9
    Strahlung
    5
    Materialoberfläche
    6
    Schmelze
    7
    erste Elektrode
    8
    zweite Elektrode
    9
    Katodenanschluss
    10
    Anodenanschluss
    11
    Anschlüsse
    12
    Hochspannungsquelle
    13
    Kühlfalle
    14
    neutral geladene Atome, Moleküle, Partikel
    15
    Ionen und/oder elektrisch geladene Partikel
    16
    Oberfläche der gekühlten Elektrode
    17
    Kondensat
    18
    elektrostatisches Feld
    19
    Aerosol-/Gasstrom
    20
    Kühleinrichtung

Claims (11)

  1. Verfahren zur Bearbeitung von Materialoberflächen mittels einer Strahlung, die auf die zu bearbeitende Materialoberfläche gerichtet ist, auf der die auftreffende Strahlung absorbiert wird, die einen Aerosol-/Gasstrom aus Atomen, Molekülen, Partikeln und/oder elektrisch geladenen Partikeln ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass die sich innerhalb des Aerosol-/Gasstromes (19) bewegenden Atome, Moleküle, Partikel (14) durch eine mit mindestens einer vorgegebenen Wellenlänge und Leistungsdichte vorgegebenen Strahlung (4) zu Ionen und/oder elektrisch geladenen Partikeln (15) verändert werden, dass die Ionen und/oder elektrisch geladenen Partikel (15) von einem zum Aerosol-/Gasstrom (19) richtungsverschieden ausgebildeten elektrostatischen Feld (18) abgelenkt werden sowie dass die Ionen/elektrisch geladenen Partikel (15) an mindestens einer gekühlten, jeweils zu den Ionen/elektrisch geladenen Partikeln (15) entgegengesetzt gepolten Elektrode (7, 8) entladen werden und dort kondensieren.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Erwärmung der zu behandelnden Materialoberfläche (5) durch Absorption einer Strahlung, – Erzeugung eines Aerosol-/Gasstromes (19) aus den Atomen, Molekülen, Partikeln (14) und/oder elektrisch geladenen Partikeln, – Umwandlung der strömenden Atome, Moleküle und/oder Partikel (14) durch die durch mindestens eine Wellenlänge und Leistungsdichte definierte Strahlung in Ionen und/oder elektrisch geladene Partikel (15), – Zuschaltung eines elektrostatischen Feldes (18), – Ablenkung und Strömung der Ionen/elektrisch geladenen Partikel (15) zu mindestens einer gekühlten und zur Ladung der Ionen/elektrisch geladenen Partikel entgegengesetzt gepolten Elektrode (7, 8) und – Entladung und Ablagerung der Ionen/elektrisch geladenen Partikel (15) im Bereich der jeweiligen gekühlten Elektrode (7, 8) als feststoff- und gasbeladenes Kondensat (17).
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach ausreichender Ausbildung des jeweiligen Kondensats (17) an mindestens einer gekühlten Elektrode (7, 8) ein Elektrodenteil der Elektrode (7, 8) oder die Elektrode (7, 8) selbst ausgewechselt und entsorgt wird.
  4. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Abstimmung der Bindungsenergie/Ionisierungsenergie der Atome, Moleküle (14) des Aerosol-/Gasstromes (19) mit der Photonenenergie der Strahlung (4) die Molekülbindungen aufgebrochen und die elektrisch neutralen Atome, Moleküle (14) in Ionen (15) umgewandelt werden.
  5. Einrichtung zur Bearbeitung von Materialoberflächen mittels einer Strahlung, die auf die zu bearbeitende Materialoberfläche gerichtet ist, auf der die auftreffende Strahlung absorbiert wird, die einen Aerosol-/Gasstrom aus Atomen, Molekülen, Partikeln und/oder elektrisch geladenen Partikeln ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass in dem durch eine mindestens eine Wellenlänge und Leistungsdichte definierte Strahlung (4) ausgebildeten Aerosol-/Gasstrom (19) erzeugte Ionen und/oder elektrisch geladene Partikel (15) vorhanden sind und sich im Bereich oberhalb der Bearbeitungsstelle mindestens zwei an der Strahlung (4) angrenzende, entgegengesetzt gepolte Elektroden (7, 8) zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes (18) innerhalb der Strahlung (4) befinden, wobei zumindest eine der Elektroden (7) mit einer Kühlfalle (13) derart in Verbindung steht, dass die Ionen und/oder elektrisch geladenen Partikel (15) sich auf einer Oberfläche (16) der gekühlten, zu den Ionen und/oder elektrisch geladenen Partikeln (15) jeweils entgegengesetzt gepolten Elektrode (7, 8) als Kondensat (17) niederschlagen, wobei zumindest ein das Kondensat (17) aufweisender Elektrodenteil oder die Elektrode (7,8) selbst austauschbar ausgebildet ist.
  6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (7, 8) als Kondensatorplatten ausgebildet sind und als gekühlte Elektrode (7, 8) eine mit einer Kühlfalle (13) in Verbindung stehende Kondensatorplatte vorgesehen ist.
  7. Einrichtung nach einem vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (7, 8) mehrteilig ausgebildet sind.
  8. Einrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Elektroden (7, 8) als eine Anordnung aus einer elektrischen Linse und mindestens einem der Linse nachgeordneten Kondensatbehälter ausgebildet ist, wobei die Ionen und/oder elektrisch geladenen Partikel (15) durch die elektrische Linse hindurch zum Kondensatbehälter abgeleitet, dort entladen und an den Innenwänden des als Kühlfalle dienenden Kondensatbehälters als Kondensat niedergeschlagen werden.
  9. Einrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung (4) ein Laserstrahl aus einem Laser (3) ist.
  10. Einrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass von der Hochspannungsquelle (12) eine Hochspannung von vorzugsweise etwa 4000 Volt an den Elektroden (7, 8) angelegt ist.
  11. Einrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Materialoberflächen (5) Oberflächen von silikatischem Material wie Beton, Glas, Halbleiterstrukturen, von reinem Metall, Legierungen, von Metallen mit nichtmetallischen Anteilen sowie von Metallen mit Überzügen und Oberflächenschichten, die z.B. mit radioaktiven Bestandteilen kontaminierte und mit dem Beton wahlweise verbundene Materialoberflächen (5) darstellen, ausgewiesen sind.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113909742B (zh) * 2021-09-30 2023-10-31 北京博清科技有限公司 焊接装置
CN113832641B (zh) * 2021-10-22 2022-11-01 珠海格力电器股份有限公司 一种衣物处理装置及控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2673389A1 (fr) * 1991-03-01 1992-09-04 Serres Patrick Procede et dispositif de decontamination d'objets metalliques.
RU2104846C1 (ru) * 1996-02-21 1998-02-20 Государственное предприятие научно-производственное объединение "Астрофизика" Способ очистки поверхности материалов
RU2120677C1 (ru) * 1992-01-04 1998-10-20 Бритиш Ньюклиар Фьюэлз ПЛС Способ обработки поверхности объекта, загрязненного радионуклидами
EP1340556A2 (de) * 2002-03-01 2003-09-03 Foundation for Research and Technology-Hellas (FO.R.T.H.), Institute of Electronic Structure and Laser Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Flächen mit zeitweise gleichzeitigen Laserimpulsen zweier unterschiedlicher Wellenlängen

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH423033A (de) * 1963-06-14 1966-10-31 Siemens Ag Anordnung zur Bearbeitung von Werkstücken durch sehr intensitätsreiche Wärme- und/oder Lichtstrahlung, insbesondere Laserstrahlung
JPS5760074A (en) * 1980-09-30 1982-04-10 Fujitsu Ltd Dry etching method
NL8402636A (nl) * 1984-08-30 1986-03-17 Philips Nv Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting waarbij een halfgeleidersubstraat wordt onderworpen aan een behandeling in een reaktiegas.
DE4108541A1 (de) * 1991-03-15 1992-09-17 Linde Ag Verfahren zur werkstueckbearbeitung mit einem laser
DE19946177B4 (de) * 1999-09-21 2004-07-29 Asclepion-Meditec Ag Anordnung zur Entfernung von Ablations-Abprodukten
US6805751B2 (en) * 2000-07-24 2004-10-19 Alkansas State University Method and apparatus for removal of minute particles from a surface using thermophoresis to prevent particle redeposition
JP2002035709A (ja) * 2000-07-25 2002-02-05 Japan Steel Works Ltd:The レーザクリーニング処理におけるパーティクルの捕集装置及び捕集方法
FR2840837B1 (fr) * 2002-06-13 2004-11-26 Commissariat Energie Atomique Dispositif de nettoyage d'une surface d'une piece
DE10310293A1 (de) * 2003-03-10 2004-09-23 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum Laserbohren

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2673389A1 (fr) * 1991-03-01 1992-09-04 Serres Patrick Procede et dispositif de decontamination d'objets metalliques.
RU2120677C1 (ru) * 1992-01-04 1998-10-20 Бритиш Ньюклиар Фьюэлз ПЛС Способ обработки поверхности объекта, загрязненного радионуклидами
RU2104846C1 (ru) * 1996-02-21 1998-02-20 Государственное предприятие научно-производственное объединение "Астрофизика" Способ очистки поверхности материалов
EP1340556A2 (de) * 2002-03-01 2003-09-03 Foundation for Research and Technology-Hellas (FO.R.T.H.), Institute of Electronic Structure and Laser Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Flächen mit zeitweise gleichzeitigen Laserimpulsen zweier unterschiedlicher Wellenlängen

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