Excimer laser on eräänlainen ultraviolettikaasulaser , jota käytetään laajalti silmäkirurgiassa ( lasernäönkorjauksessa ) ja puolijohteiden valmistuksessa .
Termi excimer ( englanniksi excited dimer ) tarkoittaa viritettyä dimeeriä ja tarkoittaa laserin työkappaleena käytetyn materiaalin tyyppiä.
Maailman ensimmäisen eksimeerilaserin keksivät vuonna 1970, ja sen esittelivät vuonna 1971 Nikolai Basov , V.A. Danilichev, A.G. Molchanov ja Yu. M. Popov, Physical Institute. P. N. Lebedev Moskovassa . Laser käytti elektronisäteellä viritettyä ksenondimeeriä (Xe2 ) stimuloidun emission tuottamiseksi aallonpituudella 172 nm. Myöhemmin muut keksijäryhmät Avco Everett, Sandia Laboratories, Northrop Science and Technology Center ja Yhdysvaltain hallituksen merivoimien tutkimuslaboratorio tekivät parannuksia ja alkoivat käyttää jalokaasujen ja halogeenien seoksia (esim. Xe Br ), joka patentoitiin vuonna 1975 . George Hart ja Stuart Searles US Naval Research Laboratorysta , jotka myös kehittivät XeCl-seoslaserin, joka viritetään mikroaaltopurkauksella.
Eksimeerimolekyylin lasersäteily johtuu siitä, että sillä on "houkutteleva" (assosiatiivinen) virittynyt tila ja "hylkivä" (ei-assosiatiivinen) perustila - eli perustilassa ei käytännössä ole molekyylejä. Tämä johtuu siitä, että jalokaasut, kuten ksenon tai krypton , ovat erittäin inerttejä eivätkä normaalisti muodosta kemiallisia yhdisteitä . Kiihtyneinä ( sähköpurkauksen aiheuttama ) ne voivat muodostaa molekyylejä keskenään (dimeerit) tai halogeenien, kuten fluorin tai kloorin , kanssa . Siksi molekyylien esiintyminen viritetyssä sidottussa tilassa luo automaattisesti populaation inversion kahden energiatason välillä. Tällainen virittyneessä tilassa oleva molekyyli voi luopua energiastaan spontaanin tai stimuloidun emission muodossa , minkä seurauksena molekyyli menee perustilaan ja hajoaa sitten hyvin nopeasti (pikosekunnissa) aineosakseen. atomeja.
Vaikka termi dimeeri viittaa vain identtisten atomien yhdistämiseen ja useimmat eksimeerilaserit käyttävät jalokaasujen ja halogeenien seoksia, nimi on jäänyt kiinni ja sitä käytetään kaikissa samantyyppisissä lasereissa.
Excimer laserin aallonpituus riippuu käytetyn kaasun koostumuksesta ja sijaitsee yleensä ultraviolettialueella :
| Excimer | Aallonpituus |
|---|---|
| F2_ _ | 157 nm |
| ArF | 193 nm |
| KrCl | 222 nm |
| KrF | 248 nm |
| XeBr | 282 nm |
| XeCl | 308 nm |
| XeF | 353 nm |
Excimer-laserit toimivat yleensä pulssitilassa pulssin toistonopeudella yhdestä useaan sataan hertsiin, joissakin malleissa taajuus voi olla 2 kHz; on myös mahdollista tuottaa yksittäisiä pulsseja. Säteilypulssien kesto on yleensä 10-30 ns ja energia yksiköistä satoihin millijouleihin. Tällaisten lasereiden voimakas ultraviolettisäteily mahdollistaa niiden laajan käytön kirurgiassa (erityisesti silmäkirurgiassa ), valolitografiaprosesseissa puolijohteiden valmistuksessa , materiaalien mikrokoneistuksessa, LCD-paneelien valmistuksessa ja myös dermatologiassa . Nykyään nämä laitteet ovat melko tilaa vieviä, mikä on haittana laajoissa lääketieteellisissä sovelluksissa (katso LASIK ), mutta niiden koko pienenee jatkuvasti nykyaikaisen kehityksen vuoksi.