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傳統清洗工業設備有各種各樣的清洗方式，多是利用化學藥劑和機械方法進行清洗。與機械摩擦清洗、化學腐蝕清洗、液體固體強力沖擊清洗、高頻超聲清洗等傳統清洗方法相比，激光清洗具有無研磨、非接觸、低熱效應和適用于各種材質的物體等清洗特點，被認為是最可靠、最有效的解決辦法。

由于物體表面附著物的成分和結構復雜，激光與之作用的機理也各不相同，用于對此作解釋最常用的理論模型有以下幾種：

1.光氣化/光分解

激光器產生的激光，經過光學系統的聚光可以實現能量的高度集中，聚焦后的激光束在焦點附近可產生幾千度甚至幾萬度的高溫，使物體表面附著物瞬間氣化或分解。

2.光剝離

通過激光的作用使物體表面附著物受熱膨脹，當物體表面附著物的膨脹力大于其與基體之間的吸附力時，物體表面附著物便會從物體的表面脫離。

3.光振動

利用較高頻率和功率的脈沖激光沖擊物體的表面，在物體表面產生超聲波，超聲波在沖擊中下層硬表面以后返回，與入射聲波發生干涉，從而產生高能共振波，使污垢發生微小爆裂、粉碎、脫離基體物質表面，當物體與表面附著物對激光束的吸收系數差別不大，或者表面附著物受熱后會產生有毒物質等情況時，可以選用這種清洗手段。

目前，激光清洗設備的結構并沒有統一的標準，需要根據實際的清洗方法、基材和污物的種類、清洗要求的效果等因素來決定，但是，它們在一些基本的結構上還是大致相同的，主要包括激光器、移動平臺、實時監測系統、半/自動控制操作系統及其他輔助系統等部分。