Lasersko čišćenje dar je zajednici fizičara koji pomaže u očuvanju povijesnih zgrada. Onečišćenje zraka, posebno aerosoli sumporne kiseline, djelovalo je na statuu od kalcijevog karbonata, stvarajući sloj žbuke sastavljen od kalcijevog sulfata i vode. Lasersko čišćenje može se koristiti za uklanjanje naslaga filma i kontaminanata kao što su sulfati i nitrati s mramornih struktura. Slika 1 ispod prikazuje kip s crnim naslagama na njemu.
Uspoređujući lasersko čišćenje s drugim metodama čišćenja kamena, prva se ističe svojom preciznošću, primjenom bez dodira i svestranošću. Raširena uporaba laserskog čišćenja isprva je bila inhibirana zbog sumnje da je to složena metoda i da postoje ograničenja u pristupu izvornim spomenicima radi testiranja.
Međutim, poboljšanja u modelima interakcije laserskog pulsa s kamenom i tehnološki napredak u laserskim sustavima prevladali su ove početne sumnje, a lasersko čišćenje postalo je predvodnik u čišćenju povijesnih spomenika.
Stoga, da odgovorimo na prva dva pitanja postavljena na početku ovog članka, možemo odgovoriti da su pulsirajući laserski sustavi, kao što je 1064 nm Nd:YAG laser, i njihove harmonijske valne duljine spremni za čišćenje kamena.
Također se mogu koristiti i drugi tipovi pulsirajućih lasera s podesivom širinom impulsa.
Što se tiče prednosti laserskog čišćenja u odnosu na pjeskarenje, ribanje, kemijske metode i ultrazvuk, može se reći da je to beskontaktna metoda i točnost uklanjanja naslaganog filma.
Da bismo odgovorili na sva povezana treća, četvrta i peta pitanja, moramo uzeti u obzir prirodu interakcije laserskog pulsa s kamenom. Interakcija laserskih impulsa s kamencem može se podijeliti na samoograničavajuće i nesamoograničavajuće procese laserske ablacije. U slučaju samoograničavajućih procesa laserske ablacije, prag oštećenja nataloženog kontaminacijskog filma puno je niži od praga ispod podloge.
S druge strane, za nesamoograničavajuće postupke laserske ablacije, pragovi oštećenja supstrata i filma vrlo su blizu jedan drugome.
Stoga će u prvom slučaju proces čišćenja biti puno lakši, jer ako se koristi odgovarajuća energija i trajanje laserskog pulsa (široko se koristi izraz laserska fluenca, što znači energija po jedinici površine, u Joules/cm2), tada onečišćivač film će biti uklonjen. Isparava prije nego što ošteti podlogu ispod. Za slučajeve koji nisu samoograničavajući, vjerojatnost oštećenja je mnogo veća.
Mnogi radnici u području laserskog čišćenja za restauriranje umjetnina koriste fiber lasere zbog njihove fleksibilnosti i sposobnosti da usmjere zraku na teško dostupna mjesta na kipovima. Čin laserskog čišćenja umjetničko je djelo sam po sebi, zahtijeva vještog operatera i fiber laser kako bi se postigla fleksibilnost. Laseri su uglavnom industrijskog tipa, a laserski sustavi nemaju pokretnih dijelova. Ako koristite MOPA (Master Oscillator Power Amplifier) laser, dobit ćete podesive laserske impulse i nema starenja kristala kao Nd:YAG laseri. Slika 3 prikazuje operatera koji koristi fiber laser za čišćenje umjetnina.
Moglo bi se također istaknuti da je korištenje lasera za čišćenje kamena zdravije za okoliš jer proces ne proizvodi toliko čestica kao pjeskarenje. Operater će naravno morati nositi zaštitne naočale za laser.
