3 fakta om Excimer Laser: Byggearbejde, applikationer

Hvad er en Excimer LASER?

Excimer-laser eller Exciplex-laser er en type laser, der bruger ultraviolet lys til at producere mikroelektroniske enheder, halvlederintegrerede kredsløb og mikromaskiner. Nikolai Basov, Yu. M. Popov og VA Danilychev opfandt excimer-laseren i 1970 ved Lebedev Physical Institute, Moskva. Ordet excimer er en forkortelse for "Excited dimer" og ordet exciplex er en forkortelse for "Excited complex". Oprindeligt Nikolai Basov, Yu. M. Popov og VA Danilychev brugte en Xenon-dimer eller Xe2 der blev exciteret ved at bruge en elektronstråle til at producere en stimuleret emission med en bølgelængde på 172 nm.

excimer laser
Excimer eller exciplex laser Billedkilde: IoOALPExcimer laser 1CC BY-SA 4.0

Hvordan konstrueres en excimer-laser?

En Excimer- eller Exciplex-laser konstrueres generelt ved anvendelse af ædelgasser som Argon, Krypton eller Xenon sammen med reaktiv halogengas som fluor eller chlor. Gasserne udsættes derefter for elektrisk stimulering og højt tryk, hvilket resulterer i dannelsen af ​​et energisk pseudomolekyle kendt som excimer eller exciplex (for ædelgashalogenider). Disse pseudomolekyler kan kun eksistere i aktiverede tilstande, der producerer en laserstråle af ultraviolet lys. Et excimermolekyle har en bundet exciteret tilstand og en frastødende jordtilstand, der er ansvarlig for molekylets laservirkning.

Ædle gasser som Argon, Krypton eller Xenon reagerer generelt ikke med andre molekyler, men i en elektrisk ophidset tilstand kan disse molekyler kombineres med sig selv (excimer) eller med halogenmolekyler (exciplex). Det ophidsede molekyle har tendens til at frigive sin overskydende energi i form af spontan eller stimuleret emission. Dette resulterer i et ekstremt frastødende jordtilstandsmolekyle, der hurtigt adskiller sig i dets ubundne atomer ved befolkningsinversion.

1280px Excimer energidiagram.svg
Energidiagram af en excimer. Billedkilde: Excimer_energy-diagram.gif: Den originale uploader var Tomgally at Engelsk Wikipedia. Afledt arbejde: RehuaExcimer energidiagram, markeret som offentligt domæne, flere detaljer om Wikimedia Commons

Excimer Molecule - Bølgelængdetabel

Bølgelængden af ​​lys, der udsendes af et excimer- eller exciplex-molekyle, afhænger af de elementer, som molekylet er sammensat af.

excimerBølgelængde
Ar2*126 nm
Kr2*146 nm
F2*157 nm
Xe2*172 & 175 nm
ArF193 nm
KrCl222 nm
KrF248 nm
XeBr282 nm
XeCl308 nm
XeF351 nm

Hvad er anvendelserne af Excimer Laser?

Medicinske applikationer:

Excimer laser genererer ultraviolet lys som absorberes godt af organiske forbindelser og biologisk materiale. Intensiteten af ​​UV-lysenergien leveret af excimer-laseren er tilstrækkelig til at forstyrre de molekylære bindinger, der er til stede i overfladen af ​​væv uden at brænde eller skære. Excimer-lasere adskiller fine lag over vævsoverflader gennem kontrolleret ablation i stedet for at brænde. Dette gør den ekstremt effektiv til at fjerne fine vævslag uden at forstyrre de dybe lag og organer.

Den store størrelse af disse lasere fungerer som en ulempe for medicinske anvendelser. Men i dag med udvikling af nye teknologier er størrelsen betydeligt reduceret.

Videnskabelige anvendelser:

Excimer-lasere bruges til en række videnskabelige eksperimentelle formål. Disse lasere bruges også til yderligere fremstilling af blågrønne farvelasere ved at excitere det område af spektret. Disse laseres korte bølgelængde, store fluens og ikke-kontinuerlige stråleegenskaber bruges til ablation af flere materialer i pulslaseraflejringssystemer.

Sammenhængende 899 farvelaser
Farvelaser skabt af excimer-lasere. Billedkilde: anonym, Sammenhængende 899 farvelaserCC BY-SA 3.0

Fotolitografi:

Excimer-lasere spiller en vigtig rolle ved fremstilling af mikroelektroniske chips (dvs. halvleder-integrerede kredsløb) ved hjælp af fotolitografimaskiner. I øjeblikket bruges dybt ultraviolet (DUV) lys fra KrF og ArF excimer-lasere til at krympe størrelsen af ​​transistorerne til 7 nanometer. Excimer litografi har i høj grad bidraget inden for halvlederenheder.

Hvad er pulsgentagelseshastigheden for excimerlasere?

Excimer- eller exciplex-lasere, der pumpes af elektronstråler, kan høje enkeltenergiimpulser, der normalt er adskilt af lange tidsperioder. Til sammenligning producerer excimer-lasere, der pumpes ved udladning, en konstant strøm af impulser. Disse lasere har en markant højere pulsgentagelseshastighed på omkring 100 Hz og et meget mindre fodaftryk.

Den gennemsnitlige output af en excimer-laser er produktet af gentagelseshastigheden eller antallet af impulser pr. Sekund med impulsenergi (i Joule). Den gennemsnitlige effekt af en excimer- eller exciplex-laser varierer fra 1 Watt til 100 Watt. Lignende gennemsnitseffekt betyder ikke nødvendigvis, at laserudgangen ville være den samme. Når gentagelseshastigheden overstiger en bestemt værdi, reduceres den producerede energi pr. Puls.

For at vide mere om ikke-lineær optik, som lasere opererer på, besøg https://lambdageeks.com/detailed-analysis-on-nonlinear-optics/

Læs også: