Co je to Excimer LASER?
Excimerový laser nebo laser Exciplex je typ laseru, který využívá ultrafialové světlo k výrobě mikroelektronických zařízení, polovodičových integrovaných obvodů a mikro-strojů. Nikolai Basov, Yu. M. Popov a VA Danilychev vynalezli excimerový laser v roce 1970 na Lebedevově fyzickém institutu v Moskvě. Slovo excimer je zkratka pro „Excited dimer“ a slovo exciplex je zkratka pro „Excited komplex“. Zpočátku Nikolai Basov, Yu. M. Popov a VA Danilychev použili xenonový dimer nebo Xe2 která byla vzrušena použitím elektronového paprsku k produkci stimulované emise s vlnovou délkou 172 nm.
Jak je konstruován excimerový laser?
Laser Excimer nebo Exciplex je obecně konstruován za použití ušlechtilých plynů, jako je argon, krypton nebo xenon, spolu s reaktivním halogenovým plynem, jako je fluor nebo chlor. Plyny jsou poté vystaveny elektrické stimulaci a vysokému tlaku, což má za následek tvorbu napěněné pseudomolekuly známé jako excimer nebo exciplex (pro halogenidy vzácných plynů). Tyto pseudomolekuly mohou existovat pouze v energetických stavech produkujících laserový paprsek ultrafialového světla. Molekula excimeru má vázaný excitovaný stav a odpudivý základní stav, který je zodpovědný za působení molekuly laserem.
Ušlechtilé plyny jako Argon, Krypton nebo Xenon obecně nereagují s jinými molekulami, ale v elektricky vzrušeném stavu se tyto molekuly mohou kombinovat samy se sebou (excimer) nebo s molekulami halogenu (exciplex). Vzrušená molekula má tendenci uvolňovat svou přebytečnou energii ve formě spontánní nebo stimulované emise. To má za následek extrémně odpudivou molekulu základního stavu, která se rychle disociuje na své nevázané atomy populační inverzí.
Excimerová molekula - tabulka vlnových délek
Vlnová délka světla remitovaného excitovaným excimerem nebo molekulou exciplexu závisí na prvcích, ze kterých se molekula skládá.
| Excimer | Vlnová délka |
| Ar2* | 126 nm |
| Kr2* | 146 nm |
| F2* | 157 nm |
| Xe2* | 172 a 175 nm |
| ArF | 193 nm |
| KrCl | 222 nm |
| Krf | 248 nm |
| XeBr | 282 nm |
| XeCl | 308 nm |
| XeF | 351 nm |
Jaké jsou aplikace Excimer Laser?
Lékařské aplikace:
Excimerový laser generuje ultrafialové světlo který je dobře absorbován organickými sloučeninami a biologickou hmotou. Intenzita energie ultrafialového světla poskytovaná excimerovým laserem je dostatečná k narušení molekulárních vazeb přítomných v povrchu tkáně bez popálení nebo řezání. Excimerové lasery disociují jemné vrstvy na povrchu tkání prostřednictvím řízené ablace namísto spalování. Díky tomu je extrémně účinný při odstraňování jemných vrstev tkáně bez narušení hlubokých vrstev a orgánů.
Velká velikost těchto laserů působí jako nevýhoda pro lékařské aplikace. V dnešní době s vývojem nových technologií je však velikost podstatně snížena.
Vědecké aplikace:
Excimerové lasery se používají pro různé vědecké experimentální účely. Tyto lasery se také používají k další výrobě modrozelených barvivových laserů vzrušením této oblasti spektra. Krátká vlnová délka, velká fluence a nekontinuální vlastnosti paprsku těchto laserů se používají k ablaci několika materiálů v pulzních laserových depozičních systémech.
Fotolitografie:
Excimerové lasery hrají důležitou roli při výrobě mikroelektronických čipů (tj. Polovodičových integrovaných obvodů) pomocí fotolitografických strojů. V současné době se pro zmenšení velikosti tranzistorů na 7 nanometrů používá hluboké ultrafialové světlo (DUV) excimerových laserů KrF a ArF. Excimerová litografie nesmírně přispěla v oblasti polovodičových součástek.
Jaká je rychlost opakování pulzu excimerových laserů?
Excimerové nebo exciplexové lasery, které jsou čerpány elektronovými paprsky, mohou vyzařovat vysoké impulsy s jednou energií, které jsou obvykle rozdělené dlouhými časovými obdobími. Srovnatelně excimerové lasery čerpané výbojem produkují stálý proud pulsů. Tyto lasery mají výrazně vyšší frekvenci opakování pulsů asi 100 Hz a mnohem menší stopu.
Průměrný výkon excimerového laseru je součinem opakovací frekvence nebo počtu pulsů za sekundu s pulzní energií (v joulech). Průměrný výkon excimeru nebo laseru exciplex se pohybuje od 1 W do 100 W. Podobný průměrný výkon nemusí nutně znamenat, že laserový výstup bude stejný. Jakmile rychlost opakování překročí určitou hodnotu, energie produkovaná na pulz se sníží.
Chcete-li se dozvědět více o nelineární optice, na které laser pracuje, navštivte stránku https://lambdageeks.com/detailed-analysis-on-nonlinear-optics/
