Estudio de parámetros físicos importantes en los procesos de limpieza de objetos de vidrio con láser con aplicación a objetos

Abstract

Las técnicas de limpieza por ablación láser han sido utilizadas ampliamente en varios campos de la física y de la química, en el procesamiento de materiales, en la tecnología de semiconductores y en la restauración y recuperación de objetos de valor patrimonial. En el caso de vidrios y objetos trasparentes ha sido previamente demostrado que la eliminación de suciedad es más efectiva cuando se hace incidir el láser por la cara opuesta, que sobre la cara en la que está depositada la suciedad. En el presente trabajo se estudió el proceso de limpieza de capas de pintura negras y blancas de distinto espesor, depositadas sobre vidrios lisos y rugosos (esmerilados). El trabajo se centró en determinar cómo varía la eficiencia de la limpieza láser cuando la irradiación es realizada directamente sobre la superficie a ser limpiada, y cuando se realiza desde la cara opuesta. Para controlar el progreso del proceso de limpieza láser, se monitorizan los cambios en amplitud de la señal acústica generada por la ablación. Para el control a tiempo real de la calidad de la limpieza se midió la intensidad de un láser continuo He-Ne trasmitida a través del vidrio.

Se determinaron las fluencias umbrales de ablación de las pinturas depositadas sobre los sustratos mencionados, encontrándose que estos valores no dependen del espesor de la pintura o del tipo de sustrato y que solo dependen del tipo y color del material. Un factor que afecta de manera general la eficiencia de limpieza es la formación de una pátina de material orgánico generada sobre la superficie irradiada, la cual absorbe parte de la energía del haz de limpieza.

Se encontró que en la mayoría de los casos el proceso de limpieza óptimo de vidrios cubiertos con pinturas involucra la combinación de dos procedimientos. Primero la ablación irradiando con el láser por la cara opuesta, con una fluencia ligeramente por encima del valor umbral y con un número de pulsos dependiente del espesor de la muestra. Finalizado este tratamiento, se procede a la remoción mecánica final de la capa orgánica (limpieza con un paño y agua y jabón o alcohol). La validez de este procedimiento se demostró en la limpieza de dos objetos de valor patrimonial: un vidrio de marquesina y, una botella de vidrio proveniente de excavaciones arqueológicas, realizadas en una de las casas más antiguas de la Ciudad de Buenos Aires.