Czyszczenie laserowe to prezent dla społeczności fizyków, który pomaga zachować zabytki. Zanieczyszczenia powietrza, w szczególności aerozole kwasu siarkowego, oddziaływały z posągiem węglanu wapnia, tworząc warstwę tynku złożoną z siarczanu wapnia i wody. Czyszczenie laserowe można stosować do usuwania osadów i zanieczyszczeń, takich jak siarczany i azotany, z konstrukcji marmurowych. Rysunek 1 poniżej przedstawia posąg z czarnymi osadami.
Porównując czyszczenie laserowe z innymi metodami czyszczenia kamienia, ta pierwsza wyróżnia się dokładnością, bezdotykową realizacją i wszechstronnością. Powszechne stosowanie czyszczenia laserowego zostało początkowo zahamowane ze względu na podejrzenia, że jest to metoda skomplikowana i że istnieją ograniczenia w dostępie do oryginalnych zabytków do badań.
Jednakże udoskonalenia modeli interakcji impulsu laserowego z kamieniem oraz postęp technologiczny w systemach laserowych przezwyciężyły te początkowe wątpliwości, a czyszczenie laserowe stało się liderem w czyszczeniu zabytków.
Dlatego odpowiadając na dwa pierwsze pytania postawione na początku tego artykułu, możemy odpowiedzieć, że systemy laserów pulsacyjnych, takie jak laser Nd:YAG 1064 nm, i ich długości fal harmonicznych są gotowe do czyszczenia kamienia.
Można również stosować inne typy laserów impulsowych z regulowaną szerokością impulsu.
O przewadze czyszczenia laserowego nad piaskowaniem, szorowaniem, metodami chemicznymi i ultradźwiękowymi można powiedzieć, że jest to metoda bezkontaktowa i dokładność usuwania osadzonych nalotów.
Aby odpowiedzieć na wszystkie powiązane pytania trzecie, czwarte i piąte, należy wziąć pod uwagę naturę interakcji impulsu laserowego z kamieniem. Oddziaływanie impulsów laserowych z kamieniem można podzielić na samoograniczające i niesamoograniczające procesy ablacji laserowej. W przypadku samoograniczających się procesów ablacji laserowej próg uszkodzenia osadzonej warstwy zanieczyszczeń jest znacznie niższy niż znajdującego się pod nią podłoża.
Natomiast dla niesamoograniczających procesów ablacji laserowej progi uszkodzenia podłoża i folii są bardzo zbliżone do siebie.
Dlatego w pierwszym przypadku proces czyszczenia będzie znacznie łatwiejszy, gdyż jeśli zastosuje się odpowiednią energię impulsu lasera i czas trwania (powszechnie używany jest termin fluencja lasera, czyli energia na jednostkę powierzchni, w dżulach/cm2), wówczas substancja zanieczyszczająca film zostanie usunięty. Odparowuje, zanim spowoduje uszkodzenie podłoża. W przypadkach nieustępujących samoistnie prawdopodobieństwo uszkodzenia jest znacznie wyższe.
Wielu pracowników zajmujących się czyszczeniem laserowym w celu renowacji dzieł sztuki wykorzystuje lasery światłowodowe ze względu na ich elastyczność i zdolność do oświetlania trudno dostępnych miejsc na posągach. Czynność czyszczenia laserowego jest dziełem sztuki sama w sobie, wymagającym wykwalifikowanego operatora i lasera światłowodowego, aby osiągnąć elastyczność. Lasery są przeważnie typu przemysłowego, a systemy laserowe nie mają ruchomych części. Jeśli użyjesz lasera MOPA (głównego wzmacniacza mocy oscylatora), otrzymasz przestrajalne impulsy laserowe i brak starzenia się kryształów, jak w przypadku laserów Nd:YAG. Rysunek 3 przedstawia operatora używającego lasera światłowodowego do czyszczenia grafiki.
Można również wskazać, że stosowanie laserów do czyszczenia kamienia jest zdrowsze dla środowiska, ponieważ w procesie tym nie powstaje tak dużo cząstek stałych, jak piaskowanie. Operator będzie oczywiście musiał nosić okulary chroniące przed promieniowaniem laserowym.
