O processo de limpeza a laser Nd: YAG pulsado baseia-se nas características dos pulsos de luz produzidos pelo laser, com base nas reações fotofísicas causadas pela interação entre feixes de alta intensidade, lasers curtos pulsados e camadas contaminadas. Seus princípios físicos podem ser resumidos da seguinte forma:
a) O feixe emitido pelo laser é absorvido pela camada contaminada na superfície a ser tratada.
b) A absorção de grandes energias forma um plasma em rápida expansão (um gás instável altamente ionizado) que produz uma onda de choque.
c) As ondas de choque fazem com que os contaminantes se transformem em fragmentos e sejam rejeitados.
d) A largura do pulso de luz deve ser curta o suficiente para evitar o acúmulo de calor que danificaria a superfície a ser tratada.
e) Experimentos mostraram que quando há um óxido na superfície do metal, o plasma é gerado na superfície do metal.
O plasma é gerado somente quando a densidade de energia está acima de um limiar, que depende da camada contaminada ou óxido sendo removida. Este efeito de limiar é importante para uma limpeza eficaz, garantindo a segurança do material do substrato. Existe também um segundo limiar para a presença de plasma. Se a densidade de energia exceder esse limite, o material do substrato será destruído. A fim de garantir uma limpeza eficaz sob a premissa de garantir a segurança do material do substrato, os parâmetros do laser devem ser ajustados de acordo com a situação, para que a densidade de energia do pulso de luz seja estritamente entre dois limites.
Cada pulso de laser remove uma certa espessura da camada contaminada. Se a camada contaminada for espessa, múltiplos pulsos são necessários para a limpeza. O número de pulsos necessários para limpar a superfície depende do grau de contaminação da superfície. Um resultado importante produzido pelos dois limiares é o autocontrole da limpeza. Pulsos de luz com uma densidade de energia acima do primeiro limiar sempre rejeitarão os contaminantes até que o material do substrato seja atingido. No entanto, como sua densidade de energia é menor do que o limite de destruição do material de substrato, o substrato não é danificado.
