El proceso de limpieza con láser pulsado de Nd: YAG se basa en las características de los pulsos de luz producidos por el láser, basados en reacciones fotofísicas causadas por la interacción entre haces de alta intensidad, láseres de pulsos cortos y capas contaminadas. Sus principios físicos se pueden resumir de la siguiente manera:
a) El haz emitido por el láser es absorbido por la capa contaminada en la superficie a tratar.
b) La absorción de energía grande forma un plasma en rápida expansión (un gas inestable altamente ionizado) que produce una onda de choque.
c) Las ondas de choque hacen que los contaminantes se conviertan en fragmentos y se rechacen.
d) El ancho del pulso de luz debe ser lo suficientemente corto para evitar la acumulación de calor que dañaría la superficie que se está tratando.
e) Los experimentos han demostrado que cuando hay un óxido en la superficie del metal, el plasma se genera en la superficie del metal.
El plasma se genera solo cuando la densidad de energía está por encima de un umbral, que depende de la capa contaminada o de óxido que se elimina. Este efecto de umbral es importante para una limpieza eficaz al tiempo que garantiza la seguridad del material del sustrato. También hay un segundo umbral para la presencia de plasma. Si la densidad de energía excede este umbral, el material del sustrato será destruido. Para garantizar una limpieza efectiva bajo la premisa de garantizar la seguridad del material del sustrato, los parámetros del láser deben ajustarse de acuerdo con la situación, de modo que la densidad de energía del pulso de luz se encuentre estrictamente entre dos umbrales.
Cada pulso láser elimina un cierto espesor de la capa contaminada. Si la capa contaminada es gruesa, se requieren múltiples pulsos para la limpieza. El número de pulsos necesarios para limpiar la superficie depende del grado de contaminación de la superficie. Un resultado importante producido por los dos umbrales es el autocontrol de la limpieza. Los pulsos de luz con una densidad de energía por encima del primer umbral siempre rechazarán los contaminantes hasta que se alcance el material del sustrato. Sin embargo, debido a que su densidad de energía es más baja que el umbral de destrucción del material del sustrato, el sustrato no está dañado.
