Az excimer lézer egyfajta ultraibolya gázlézer , amelyet széles körben használnak a szemsebészetben ( lézeres látásjavítás ) és a félvezetőgyártásban .
Az excimer kifejezés ( angolul excited dimer ) gerjesztett dimert jelent, és a lézer munkatesteként használt anyag típusát jelöli.
A világ első excimer lézerét 1970-ben találták fel, és 1971 -ben mutatta be Nikolai Basov , V.A. Danilichev, A.G. Molchanov és Yu. M. Popov, a Fizikai Intézetben. P. N. Lebegyev Moszkvában . A lézer egy elektronsugárral gerjesztett xenon dimert (Xe 2 ) használt , hogy stimulált emissziót hozzon létre 172 nm hullámhosszon. Ezt követően a feltalálók más csoportjai, Avco Everett, a Sandia Laboratories, a Northrop Tudományos és Technológiai Központ és az Egyesült Államok Kormányzati Haditengerészeti Kutatólaboratóriuma fejlesztéseket hajtottak végre, és nemesgázok halogénekkel (például Xe Br ) keverékét kezdték használni , amelyet 1975 -ben szabadalmaztattak. George Hart és Stuart Searles, az amerikai haditengerészeti kutatólaboratórium munkatársai , akik egy XeCl keverék lézert is kifejlesztettek, amelyet mikrohullámú kisüléssel gerjesztenek.
Egy excimer molekula lézersugárzása annak a ténynek köszönhető, hogy van egy "vonzó" (asszociatív) gerjesztett állapota és egy "taszító" (nem asszociatív) alapállapota - vagyis gyakorlatilag nincsenek alapállapotban molekulák. Ennek az az oka, hogy az olyan nemesgázok, mint a xenon vagy a kripton , erősen közömbösek, és általában nem képeznek kémiai vegyületeket . Amikor gerjesztik ( elektromos kisülés okozza ), molekulákat képezhetnek egymással (dimerek) vagy halogénekkel, például fluorral vagy klórral . Ezért a molekulák gerjesztett kötött állapotban való megjelenése automatikusan populációinverziót hoz létre két energiaszint között. Egy ilyen, gerjesztett állapotban lévő molekula spontán vagy stimulált emisszió formájában adhatja fel az energiáját, melynek eredményeként a molekula alapállapotba kerül, majd nagyon gyorsan (pikoszekundum alatt) bomlik le alkotóelemére. atomok.
Bár a dimer kifejezés csak azonos atomok összekapcsolására vonatkozik, és a legtöbb excimer lézer nemesgázok és halogén anyagok keverékét használja, a név ragadt és minden hasonló kialakítású lézerre használatos.
Az excimer lézer hullámhossza a használt gáz összetételétől függ, és általában az ultraibolya tartományban található:
| Excimer | Hullámhossz |
|---|---|
| F2_ _ | 157 nm |
| ArF | 193 nm |
| KrCl | 222 nm |
| KrF | 248 nm |
| XeBr | 282 nm |
| XeCl | 308 nm |
| XeF | 353 nm |
Az excimer lézerek általában impulzus üzemmódban működnek, az impulzus ismétlési gyakorisága egytől több száz hertzig terjed, egyes modelleknél a frekvencia elérheti a 2 kHz-et; egyedi impulzusok generálása is lehetséges. A sugárzási impulzusok időtartama általában 10-30 ns, energiája pedig egységekből több száz millijoule-ig terjed. Az ilyen lézerek erős ultraibolya sugárzása lehetővé teszi széleskörű alkalmazásukat a sebészetben (különösen a szemsebészetben ), a fotolitográfiás folyamatokban a félvezetőgyártásban, az anyagok mikromegmunkálásában, az LCD panelek gyártásában és a bőrgyógyászatban is . Ezek az eszközök ma már meglehetősen terjedelmesek, ami a széles körű orvosi alkalmazásokban hátrányt jelent (lásd LASIK ), de méretük a modern fejlesztéseknek köszönhetően folyamatosan csökken.