Эксимерный лазер
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Эксимерный лазер — разновидность ульрафиолетового химического лазера, широко применяемая в глазной хирургии и полупроводниковом производстве.
Термин эксимер (англ. excited dimer) обозначает возбуждённый димер и обозначает тип материала, использемого в качестве рабочего тела лазера.
Первый эксимерный лазер был представлен в 1971 году Николаем Басовым, В. А. Даниличевым и Ю. М. Поповым, в Физическом институте им. П. Н. Лебедева в г. Москве. Лазер использовал димер ксенона (Xe2), возбуждаемый пучком электронов для получения вынужденного излучения с длиной волны 172 нм. В дальнейшем стали использовать смеси благородных газов с галогенами (например, XeBr), что было запатентовано в 1975 году Джорджем Хартом и Стюартом Сирлесом из исследовательской лаборатории ВМС США.
Лазерное излучение эксимерной молекулы происходит вследствие того, что она имеет «притягивающее» (ассоциативное) возбуждённое состояние и «отталкивающее» (неассоциативное) основное. Это объясняется тем, что благородные газы, такие как ксенон или криптон высокоинертны и обычно не образуют химических соединений. Конечно, в возбуждённом состоянии (вызванном электрическим разрядом), они могут образовывать временные молекулы друг с другом (димеры) или с галогенами, такими как фтор или хлор. Такое соединение, находящееся в возбуждённом состоянии, может отдать свою энергию в виде спонтанного или вынужденного излучения, в результате чего молекула переходит в основное сотояние, а затем очень быстро (в течение пикосекунд) распадается на составляющие атомы. Такой процесс образует инверсию населённостей между двумя энергетическими уровнями.
Несмотря на то, что термин димер относится только к соединению одинаковых атомов, а в большинстве эксимерных лазеров используются смеси благородных газов с галогенами, название прижилось и используется для всех лазеров аналогичной конструкции.
Длина волны эксимерного лазера зависит от состава используемого газа, и обычно лежит в ультрафиолетовой области:
| Эксимер | Длина волны |
|---|---|
| F2 | 157 нм |
| ArF | 193 нм |
| KrF | 248 нм |
| XeBr | 282 нм |
| XeCl | 308 нм |
| XeF | 351 нм |
Эксимерные лазеры обычно работают в импульсном режиме с частотой 100 Гц и длиной импульса около 10 нс, иногда эти значения могут достигать 200 Гц и 30 нс. Мощное ультрафиолетовое излучение таких лазеров позволяет их широко применять в хирургии (особенно глазной), в процессах литографии в полупроводниковом производстве, а также в дерматологии. Сегодня эти устройства довольно громоздки, что является недостатком при широком медицинском применении (см. LASIK), однако их размеры постоянно уменьшаются благодаря современным разработкам.
