istota ablacyjnego czyszczenia laserowego materiałów

Tadeusz BURAKOWSKI
Jan MARCZAK
Wojciech NAPADŁEK
ISTOTA ABLACYJNEGO CZYSZCZENIA
LASEROWEGO MATERIAŁÓW
STRESZCZENIE
Na podstawie literatury i prac własnych przedstawiono przegląd stanu wiedzy dotyczący istoty ablacyjnego czyszczenia laserowego warstw powierzchniowych różnych materiałów konstrukcyjnych posiadających nawarstwienia powstałe w procesach fizycznych oraz technologicznych. Opisano zjawisko oraz mechanizmy występujące w procesie ablacyjnego oczyszczania laserowego. Przedstawiono stosowane technologie oraz oprzyrządowanie niezbędne do realizacji ww. technologii, mającej bardzo szerokie zastosowanie w Inżynierii Powierzchni (m.in. dla materiałów konstrukcyjnych, kompozytów,
powłok, nawarstwień itp.).
Słowa kluczowe: Laser impulsowy Nd: YAG z Q – modulacją, warstwa
powierzchniowa, czyszczenie laserowe, topografia powierzchni
Prof. dr hab. inż. Tadeusz BURAKOWSKI
e-mail: [email protected]
Instytut Mechaniki Precyzyjnej
ul. Duchnicka 3, 01-796 Warszawa,
dr hab. inż. Jan MARCZAK prof. WAT
e-mail: [email protected]
WAT - Instytut Optoelektroniki
dr inż. Wojciech NAPADŁEK
e-mail: [email protected]
WAT - Wydział Mechaniczny
Wojskowa Akademia Techniczna
ul. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa
PRACE INSTYTUTU ELEKTROTECHNIKI, zeszyt 228, 2006
126
T. Burakowski, J. Marczak, W. Napadłek
1. WSTĘP
Problem czystości powierzchni jest bardzo istotny, zwłaszcza we współczesnym przemyśle półprzewodników i obwodów o najwyższym stopniu integracji, w przemyśle optycznym, a także w przemysłowych procesach technologicznych kształtujących technologiczną warstwę wierzchnią w różnych elementach (np. elektroniki, telekomunikacji, medycyny, galwanotechniki, techniki
motoryzacyjnej, lotnictwie i innych). Właściwe przygotowanie technologiczne
powierzchni różnych materiałów (metalowych, kompozytowych, ceramicznych
itp.), a szczególnie w zakresie ich czystości, ma decydujący wpływ na uzyskanie wymaganej przyczepności wytwarzanych powłok (np. galwanicznych,
metalizowanych, napylanych, wytwarzanych technikami PVD itp.). Wśród stosowanych metod wiele z nich powoduje uboczne skutki ekologiczne (metody chemiczne, piaskowanie itp.) powodując zanieczyszczenie i skażenie środowiska.
Na szczęście opracowano szereg nowoczesnych metod i technologii, wykorzystujących w procesie czyszczenia np. wiązkę elektronów czy promieniowanie laserowe (ultrafioletowe, widzialne i podczerwone), które umożliwiają czyszczenie
nawet najdelikatniejszych powierzchni różnego rodzaju z ogromną precyzją
i przywracają je do stanu pierwotnego, a nawet idealnego, bez uszkodzeń.
Idea selektywnego usuwania z powierzchni optycznie absorbującej
substancji np. wtórnego nawarstwienia, za pomocą promieniowania laserowego
jest znana od wielu lat. Zademonstrował ją w 1965r. Arthur Schawlow, jeden
z twórców lasera, odparowując selektywnie absorbujące czarne pigmenty tuszu
drukarskiego z silnie odbijającej białej kartki papieru [14].
W trakcie prowadzonych od lat siedemdziesiątych badań oddziaływania
promieniowania laserowego z materią zaobserwowano zjawisko zwane dzisiaj
ablacją laserową [1-7,13,14]. Tradycyjne metody czyszczenia wykorzystujące
np. wodę pod wysokim ciśnieniem z dodatkiem różnego rodzaju ścierniw czy
kompresy chemiczne ze szczotkowaniem, usuwają nawarstwienia w sposób
mechaniczny. Konkurencyjnymi metodami stosowanymi często w procesach
produkcyjnych jest usuwanie zanieczyszczeń metodami chemicznymi (np. wytrawianie) oraz za pomocą ultradźwięków.
W celu oczyszczenia z dużą precyzją niewielkich powierzchni zabytkowych przedmiotów, elementów elektroniki, elementów maszyn wykonanych
z różnych materiałów konstrukcyjnych, wykorzystanie promieniowania laserowego staje się niezastąpione, a w niektórych przypadkach jedynie skuteczne.
Istota ablacyjnego czyszczenia laserowego materiałów
127
2. ABLACJA LASEROWA
Pod tym pojęciem rozumie się odparowanie warstwy wierzchniej różnego
rodzaju materiałów: metali, ceramik, tworzyw sztucznych i innych. Proces ablacji występuje w trakcie trwania impulsu laserowego, występuje oddziaływanie
promieniowania laserowego (pochłanianie i rozpraszanie) z wyrzucaniem materiału (w postaci pary i cieczy). W wyniku napromienienia powierzchni materiałów za pomocą impulsu promieniowania laserowego o odpowiedniej gęstości
energii w czasie (gęstości mocy), zachodzą takie zjawiska jak: absorpcja promieniowania, zjawiska cieplne lub fotochemiczne.
Pożądany jest mały współczynnik odbicia promieniowania, a odpowiednio duże wzbudzenie powierzchni wymaga wiązek laserowych o dużych natężeniach i małej głębokości absorpcji promieniowania laserowego (rys. 1).
Proces ablacji materiału podzielić można na kilka etapów:
• zdeponowana energia (w objętości) osiąga wartość progową procesu
ablacji;
• odparowanie warstwy wierzchniej materiału może zachodzić na drodze
termicznej (pirolitycznej) lub fotolitycznej (dla promieniowania z obszaru
nadfioletu);
• powstały obłok plazmy składa się z: fragmentów cząsteczek materiału
elektronów/jonów oraz produktów reakcji;
• obłok plazmy powoduje pochłanianie i rozproszenie padającego
impulsu promieniowania laserowego;
• wygenerowana fala dźwiękowa (w głąb materiału) po odbiciu od
granicy faz może powodować zwiększenie produktów reakcji.
Grubość odparowanej warstwy wierzchniej (głębokość ablacji) zależy od:
• parametrów materiału: optycznych – głębokości absorpcji promieniowania lasera; termicznych – współczynnika przewodzenia ciepła, współczynnika dyfuzji temperatury i ciepła parowania;
• parametrów wiązki laserowej: długości fali promieniowania lasera (występuje silna zależność współczynnika absorpcji materiału od długości
fali), gęstości energii i czasu trwania impulsu laserowego.
Dla odpowiednich zastosowań warstwy wierzchniej materiału powinny
być znane parametry:
• materiału: współczynnik przewodzenia ciepła, ciepło właściwe, moduł
sprężystości, granica plastyczności, współczynnik rozszerzalności
cieplnej, zależność temperatury topnienia od ciśnienia, współczynnik
absorpcji (odbicia) promieniowania lasera i wiele innych;
128
T. Burakowski, J. Marczak, W. Napadłek
•
•
•
lasera: długość fali promieniowania laserowego, moc (w impulsie lub
średnia związana z częstotliwością repetycji impulsów), kąt rozbieżności wiązki laserowej oraz czas trwania impulsu, rozkład gęstości
energii w przekroju poprzecznym wiązki laserowej;
geometrii oświetlenia obrabianego materiału (wymiary plamki laserowej);
metody obróbki, otaczającego ośrodka: atmosfera gazu obojętnego
(np. hel), reaktywnego (np. azot pod zadanym ciśnieniem) lub w próżni.
a)
b)
WIĄZKA
LASEROWA
WIĄZKA
LASEROWA
IMPULS
AKUSTYCZNY
W
POWIETRZU
UKŁAD OPTYCZNY
OGNISKUJĄCY
PRZEZIERNY
OBŁOK GAZU
PROMIENIOWANIE
ODBITE
GŁĘBOKOŚĆ
ABSORPCJI
ABLACJA
POWIERZCHNI
MATERIAŁU
GENERACJA FALI
UDERZENIOWEJ
I
DŹWIĘKOWEJ
δ
STREFA
WPŁYWU
CIEPŁA
c)
NIEPRZEZIERNY
OBŁOK GAZU
CIAŁO STAŁE
d)
Rys. 1. Oddziaływanie impulsowego promieniowania laserowego z materią w pewnym
momencie czasu „t” oraz po zakończeniu impulsu: a) dla gęstości mocy q ≤ 103 ÷ 105
W/cm2; b) dla gęstości mocy q ≈ 108 ÷ 109 W/cm2, c, d) efekty końcowe umocnienia udarowego
(LSP) – wariant ze schematu przedstawionego na rys. b dla stopu aluminium PA31 obciążonego jednym impulsem (c) oraz dwoma impulsami laserowymi (d)
Istota ablacyjnego czyszczenia laserowego materiałów
129
3. ISTOTA LASEROWEGO OCZYSZCZANIA
POWIERZCHNI
W procesie odrywania cząstek za pomocą strumienia fotonów, tzw. fotoodrywania, brane są pod uwagę trzy zasadnicze siły, które powodują „przyczepianie” cząsteczki do powierzchni; siła van der Waalsa, siła kapilarna (wywołana siłami cząsteczek) oraz siła elektrostatyczna. Siła van der Waalsa jest
siłą oddziaływań międzycząsteczkowych. Przy zmniejszaniu odległości pojawiają się gwałtownie rosnące siły odpychania, jeśli natomiast odległość ta nieco
wzrośnie – pojawiają się z kolei siły przyciągania cząsteczki do podłoża. Do pokonania stosunkowo dużych sił przylegania cząsteczek do podłoża bez uszkodzenia powierzchni można zastosować czyszczenie wiązką laserową z wykorzystaniem reakcji fotomechanicznej [1-11].
W wyniku intensywnej absorpcji promieniowania laserowego w warstwie
przypowierzchniowej (tlenki, korozja, patyna, tłuszcze, oleje, farby lakiery i inne
organiczne i nieorganiczne składniki) pojawia się jako jej skutek silny i gwałtowny wzrost temperatury. Powstaje plazma, od której w wyniku konwekcji
i elektronowego przewodnictwa cieplnego następuje transport energii do wnętrza materiału, gdzie promieniowanie laserowe już nie dociera. Powstaje granica zwana frontem ablacji, na której występują silne gradienty gęstości i temperatury plazmy. Front ablacji oddziela więc dwa obszary, w których kierunki
ruchu materii są przeciwne. Z obszaru bliższego zewnętrznej powierzchni następuje „ucieczka” nagrzanego materiału w kierunku prostopadłym do oświetlanej powierzchni. W obszarze drugim ruch materii jest skierowany w głąb podłoża. Występuje tu wąski obszar słabo tylko podgrzanej materii, zagęszczonej
przez falę uderzeniową, propagującą się w wyniku prawa zachowania pędu jako
reakcja układu na bardzo szybkie odparowanie materii z powierzchni. Jeśli
zanieczyszczająca warstwa jest bardzo cienka, fala uderzeniowa po odbiciu się
od powierzchni podłoża warstwy granicznej (międzyfazowej) zmienia kierunek
propagacji, zwielokrotniając efekt wyrzucania zanieczyszczających cząsteczek.
W przypadku gdy usuwana warstwa jest gruba, wystąpi przejście fali uderzeniowej w falę dźwiękową powodującą drgania litego podłoża w miejscu oświetlanym i zwielokrotnienie efektu czyszczenia. Po usunięciu narosłej warstwy,
oryginalna powierzchnia jest chroniona automatycznie przed wszelkimi
dalszymi uszkodzeniami, ponieważ nie istnieje już granica ośrodków – faz: fala
uderzeniowa już się nie odbija, lecz jest pochłaniana przez podłoże. Głębokość
frontu ablacji zależy przede wszystkim od długości fali promieniowania laserowego i waha się od 0,3 do 1 mikrometra. Oznacza to, że jesteśmy w stanie
w sposób kontrolowany zdejmować jedną warstwę po drugiej. Oczywiście,
130
T. Burakowski, J. Marczak, W. Napadłek
proces ten zachodzi pod warunkiem odpowiedniego doboru parametrów promieniowania laserowego. Interesujące jest to, że jesteśmy w stanie w sposób
płynny regulować parametrami wiązki laserowej, tzn. czasem trwania impulsu,
szczytową gęstością mocy i częstotliwością repetycji impulsów. Dostarczona
moc powinna być na tyle duża, aby w sposób natychmiastowy – gwałtowny –
– wytworzyć szybki przepływ ciepła do cząstki lub materiału podłoża, który jest
wymagany do eksplozyjnego odparowania cząstek lub cienkich warstw, i na tyle
niska, aby nie przekroczyć progu uszkodzenia powierzchni samego podłoża.
Oczyszczanie powierzchni z zalegających na niej cząsteczek, nawarstwień obcych może zachodzić w środowisku mokrym lub suchym.
3.1. Czyszczenie suche
Przy czyszczeniu suchym można wyróżnić dwa skrajne przypadki.
W pierwszym dobiera się długość fali silnie absorbowaną tylko przez podłoże
(rys. 2a). W drugim, promieniowanie laserowe jest silnie absorbowane jedynie
przez cząsteczkę. Oba przypadki zilustrowano na rys. 2.
W pierwszym przypadku zjawisko odrywania cząsteczki wyjaśnia się
gwałtownym wzrostem grubości podłoża spowodowanym jego termicznym
rozszerzeniem w wyniku absorpcji padającego promieniowania (zmiana środka
masy). Pomimo iż przyrost grubości podłoża może być bardzo mały, poniżej
mikrometra, to zachodzi on tak szybko, że odpowiadające mu przyśpieszenie
może osiągnąć wartość nawet rzędu 107g.
Ogromne przyspieszenie prowadzące do usuwania cząsteczek z powierzchni można również uzyskać w przypadku silnej absorpcji promieniowania
przez samą cząsteczkę (rys. 2b).
b) SILNA ABSORPCJA CZĄSTECZKI
a) SILNA ABSORPCJA PODŁOŻA
IMPULS PROMIENIOWANIA
LASEROWEGO
IMPULS PROMIENIOWANIA
LASEROWEGO
a
DRGANIA
PODŁOŻA
CZĄSTECZKA
DRGANIA
CZĄSTECZKI
CZĄSTECZKA
a
PODŁOŻE
PODŁOŻE
Rys.2. Ilustracja ekstremalnych przypadków usuwania „na sucho” mikrocząsteczek
z podłoży.
131
Istota ablacyjnego czyszczenia laserowego materiałów
3.2. Czyszczenie mokre
Czyszczenie laserem może być również wydajne w wyniku wprowadzenia cieniutkiej warstewki cieczy, którą rozprowadza się na zabrudzonej powierzchni tuż przed przybyciem impulsu promieniowania laserowego. W szczególności tą cienką warstewką może być warstewka wody lub roztworu wodnego
z innymi cieczami organicznymi lub nieorganicznymi. Szybka ablacja warstewki
cieczy powoduje wytworzenie ogromnych krótkotrwałych sił, które pokonują siły
adhezji na granicy cząsteczka-podłoże, powodując odrywanie cząsteczki.
Ablacja cienkiej warstewki cieczy może być spowodowana selektywnym
grzaniem przez promieniowanie laserowe, np. grzanie tylko podłoża, grzanie
tylko cienkiej warstewki cieczy, oraz grzanie mieszane zarówno cząsteczki jak
i warstewki cieczy. Jedną z tych metod zilustrowano na rys. 3.
Metodę tę opracowano i rozwinięto ze względu na najwyższą sprawność
czyszczenia laserem różnych zanieczyszczeń i podłoży.
IMPULS PROMIENIOWANIA
LASEROWEGO
λ = 0,248 μm
WARSTEWKA
CIECZY
WRZENIE
NA GRANICY
ROZDZIAŁU FAZ
PODŁOŻE
Rys.3. Ilustracja ekstremalnych przypadków laserowego czyszczenia
powierzchni „na mokro”- silna absorpcja podłoża.
3.3. Usuwanie cząsteczek falą uderzeniową
W nanotechnologii i przemyśle elektronicznym o wysokim stopniu integracji wykorzystuje się również fale uderzeniowe wytwarzane w otaczającym
gazie (np. argon, azot) tuż nad oczyszczaną powierzchnią. W bliskiej odległości
od powierzchni podłoża ogniskuje się promieniowanie laserowe w taki sposób,
by nie przekroczyć gęstości mocy 1011 W/cm2. W ognisku soczewki skupiającej
132
T. Burakowski, J. Marczak, W. Napadłek
następuje nagrzewanie i jonizacja gazu, powstaje plazma o wysokiej temperaturze i ciśnieniu. W skrócie nazywa się to zjawisko iskrą laserową. Ekspandująca plazma wytwarza falę uderzeniową, na froncie której występuje silny
skok ciśnienia „zdmuchujący” mikrocząsteczki z podłoża [1,10-12].
Pomiary własne wizualizacji i detekcji ruchu fali uderzeniowej w powietrzu (rozlotu iskry laserowej) za pomocą kamery stroboskopowo-różniczkowej rejestrującej wykazały ponad 108 położeń frontu fali uderzeniowej na sekundę [5]. Do pomiaru prędkości rozlotu plazmy za pomocą optycznej kamery
stroboskopowo-różniczkowej wykorzystano diagnostyczne impulsy laserowe
o czasach trwania około 25-30 ps, w odstępach czasu, co ΔT ~ 8 ns. Na podstawie pomiarów oszacowana prędkość fali uderzeniowej w powietrzu wyniosła
powyżej 107 cm/s [7].
4. PODSUMOWANIE
Istnieje wiele technologii usuwania i czyszczenia powierzchni, ale niewiele z nich spełnia wymogi ekonomiczne i ochrony środowiska. Laserowa
obróbka powierzchni spełnia lub przewyższa wymagania stawiane przez elektronikę, przemysł nuklearny, kosmiczny i inżynierię lądową. Trzy typy najczęściej używanych laserów oferują charakterystyczne dla siebie zalety w postaci
średnich mocy, pracy impulsowej, długości fali, zdolności do sprzężenia z materiałem obiektu i dostarczania światłowodem.
Elementy elektroniczne mogą być bardzo skutecznie oczyszczane przy
wykorzystaniu systemów usuwania cząstek za pomocą laserów. Systemy takie
mogą pracować w otoczeniu mokrym i suchym i pracują optymalnie gdy na
powierzchni przepływa ciecz usuwająca zanieczyszczenia. Cząstki zanieczyszczeń są najczęściej związane z powierzchnią siłami kowalencyjnymi, elektrostatycznymi, jonowymi lub Van der Waalsa.
Do usunięcia ściśle przylegających warstw wymagana jest ablacja laserowa. Ablację osiąga się poprzez szok termiczny, topnienie i odparowanie.
Usunąć można warstwy farby, tlenków, cienkie warstwy podkładu i inne warstwy
organiczne/nieorganiczne.
Najważniejsze jest pełne rozpoznanie oddziaływań lasera z materiałem
w opracowaniu prawidłowych parametrów procesu. Pomocą w określeniu jakie
zjawisko przeważa (obróbka cieplna, topienie, odparowanie) jest znajomość
absorpcji energii, transferu ciepła i współczynnika odbicia.
Istota ablacyjnego czyszczenia laserowego materiałów
133
LITERATURA
1. Anisimov S.I, Luk’yanchuk B.S.: Selected problems of laser ablation theory, Uspekhi
Fizičeskich Nauk, 172, No.3 (2002) 301-333.
2. Анисимов С.И, Имас Я.А. Романов Г.С, Хоъыко Ю.В.: Действие изучения ъолшой
мощности на мееталлы, М Наука, Москва, 1970.
3. J.F. Asmus, Interdisciplinary Science Review, Vol.12(No.2), 1987, pp.171-179.
4. Basov N.G., Krokhin O.N.: Zh. Eksp. and Teor. Fiz., Vol.46, p.171 (1964).
5. Chłodziński J., Dubik A., Kaliski S., Marczak J., Niedzielski W., Owsik J. (1977): Picosecond
Diagnostics of Rapidly Changing Process, Bulletin De L′Academie Polonaise Des Sciences
- Seri des Sciences Techniques, Vol.XXV, No.8, p.101.
6. Marczak J.: Odnawianie dzieł sztuki za pomocą promieniowania laserowego, Przegląd
Mechaniczny, z. 15-16/97, str. 37-40.
7. Marczak J.: Analiza i usuwanie nawarstwień obcych z różnych materiałów metodą ablacji
laserowej, ISBN: 83-88442-94-5 (20040).
8. Marczak J., Wykorzystanie promieniowania laserowego w renowacji dzieł sztuki i obiektów
zabytkowych w architekturze, Zeszyty Naukowe Instytutu Maszyn Przepływowych PAN w
Gdańsku, „Lasery i nowe techniki w konserwacji obiektów zabytkowych `2002”, Vol.
524/1483/2002, str. 23-46 (2002).
9. Marczak J. (2001b), Surface Cleaning of Art Work by UV, VIS and IR Pulse Laser
Radiation, Proceedings SPIE, Vol. 4402, Laser Techniques and Systems in Art
Conservations, pp.202-209.
10. Marczak J., Jach K., Sarzyński A. (2003c), Numerical Modeling of Laser-Matter Interaction,
SPIE Vol. 5146 pp. 215-225.
11. Marczak J., Napadłek W., Sarzyński A.: Modyfikacja właściwości warstwy wierzchniej
aluminium za pomocą laserowej fali uderzeniowej. Inżynieria Materiałowa nr 5(147), str.
622- 624, Katowice 2005.
12. Napadłek W., Marczak J., Sarzyński A., Burakowski T.: Teoretyczne i eksperymentalne
badania umacnianaia stopu aluminium PA31 falą uderzeniową generowaną impulsem
laserowym. Praca zbiorowa pod redakcją Włodzimierza Przybylskiego pt.: „ Współczesne
problemy w technologii obróbki przez nagniatanie”, s. 213-220, Gdańsk 2005.
13. Ready J.F.: Mechanism of. Electron Emussion Produced by a Giant Pulsa Laser. Phys. Rev
137, A620, 1965.
14. Schawlow A.L. (1965), Lasers, Science, Vol. 149, pp.13-22.
Rękopis dostarczono, dnia 31.08.2006 r.
134
T. Burakowski, J. Marczak, W. Napadłek
THE POINT FOR CLEANING OF MATERIALS
USING LASER ABLATION
T. BURAKOWSKI, J. MARCZAK
W. NAPADŁEK
ABSTRACT
A review of material surface cleaning of various
constructional materials using laser ablation method is presented.
A review is based on literature data and authors’ works and deals with
materials covered with layers produced both by physical and
technological processes. Phenomena and mechanisms occuring in a
process of laser ablation cleaning are described. Applied technologies
and instrumentation used in surface engineering for structural materials,
composites, and layers processing are described.
Prof. dr hab. inż. Tadeusz Burakowski. Zainteresowania naukowe prof. T. Burakowskiego chronologicznie
dotyczą: techniki rakietowej, podczerwieni, termometrii i termokinetyki, urządzeń grzejnych, energochłonności obróbki
cieplnej, inżynierii materiałowej i inżynierii powierzchni.
Ostatnie 20 lat poświęcił Profesor inżynierii powierzchni,
w której to dziedzinie najpełniej uwidoczniły się jego przemyślenia, badania i możliwości. Jest uznawany za „ojca”
polskiej inżynierii powierzchni. Założyciel (w 1991 r.) i przewodniczący (do dziś) Międzysekcyjnego Zespołu Inżynierii
Powierzchni Komitetu Budowy Maszyn PAN. Łączny dorobek
Profesora obejmuje ok. 600 pozycji (ok. 170 autorskich),
w tym 6 monografii (w 6 językach, m.in. polskim, chińskim,
rosyjskim, angielskim), 21 podręczników i książek, 148 artykułów naukowych (42 za granicą), ok. 200 artykułów technicznych, 180 wygłoszonych referatów (63 za granicą) i 31
patentów. W ostatnich latach wiele uwagi poświęca nowoczesnym technologiom laserowym
mającym zastosowanie w inżynierii powierzchni (m.in. mikroobróbce laserowej w zakresie czyszczenia oraz umacniania warstwy wierzchniej materiałów z wykorzystaniem fal uderzeniowych
generowanych impulsem laserowym). Kilkadziesiąt prac jego współautorstwa znalazło zastosowanie przemysłowe, w tym kilka konstrukcji urządzeń i aparatury pomiarowej. W 1985 r. Uzyskał zespołową nagrodę Mistrza Techniki NOT. Jest członkiem trzech Rad Programowych
czasopism PAN. Jest redaktorem działowym w dwóch czasopismach naukowo – technicznych.
Członek wielu sekcji naukowych w kraju i za granicą.
Istota ablacyjnego czyszczenia laserowego materiałów
135
Dr hab. inż. Jan Marczak, prof. WAT otrzymał stopień naukowy mgr inż. w 1973 r. w dziedzinie fizyki i elektroniki półprzewodnikowej w Wojskowej Akademii Technicznej (WAT). W 1988 r. otrzymał w WAT stopień doktora nauk
w dziedzinie elektroniki kwantowej. W 2005 r. habilitował się
w WAT w dziedzinie materiałoznawstwa. Jest specjalistą
w dziedzinie telemetrii laserowej oraz interakcji między promieniowaniem laserowym a materią. W Instytucie Optoelektroniki WAT jest on kierownikiem Laboratorium Zastosowań
Laserowych na Wydziale Technologii Laserowych. Opracował następujące zaawansowane technologie: technologia
laserowej ablacji do czyszczenia dzieł sztuki (różne podłoża), technologia powierzchniowego laserowego, udarowego utwardzania metali. Prof. Marczak koordynuje lub bierze udział w kilku międzynarodowych projektach w ramach
inicjatywy EUREKA, programu COST i dwustronnych badawczo-rozwojowych projektach we
współpracy z „Hannover Laser Centre” (Niemcy) oraz „Pannon Laser Research Centre” (Pecs,
Węgry). Jest on mianowanym członkiem międzynarodowego zespołu ekspertów w dziedzinie laserów (European Network EULASNET) i członkiem zespołu „Polish Laser Network”
POLLASNET, który odpowiada za technologię laserową i za zastosowanie laserów. Był on
członkiem ”COST G7 Action” (Zaawansowana Technologia Laserowa do Renowacji Dzieł Sztuki i Metody Konserwacji stosujące Technologie Laserowe). Jest również członkiem zespołów,
które otrzymały nagrody Ministra Edukacji, Nauki i Technologii, Rektora WAT oraz Dyrektora
Instytutu Laserowej Fizyki Plazmy i Mikrofuzjii.
Dr inż. Wojciech Napadłek. Jest autorem lub
współautorem kilkudziesięciu publikacji naukowych z dziedziny budowy maszyn, a w szczególności pojazdów mechanicznych. Specjalizuje się w inżynierii produkcji oraz
technologii napraw pojazdów mechanicznych. Szczególne
zainteresowania naukowe to inżynieria powierzchni wykorzystująca nowoczesne technologie wiązkowe (laserowe
i plazmowe), zarówno w skali makro-, mikro– oraz nanotechnologii. Jest współtwórcą kilku wdrożeń przemysłowych
z tej dziedziny. Bierze udział w wielu projektach badawczych i celowych. Obecnie zajmuje się oddziaływaniem
promieniowania laserowego z materią w zakresie spawania, napawania, czyszczenia laserowego oraz umacniania
warstwy wierzchniej materiałów z wykorzystaniem fal uderzeniowych generowanych impulsem laserowym.