Τι είναι το Excimer Laser; | Λειτουργεί | 3 Σημαντικές χρήσεις

EXCIMER LASER

Τι είναι το Excimer LASER;

Το Excimer laser ή το Exciplex laser είναι ένας τύπος λέιζερ που χρησιμοποιεί υπεριώδες φως για την παραγωγή μικροηλεκτρονικών συσκευών, ολοκληρωμένων κυκλωμάτων ημιαγωγών και μικρομηχανών. Νικολάι Μπασόφ, Γιου. Ο Μ. Ποπόφ και ο Ντάνιλιτσεφ εφευρέθηκαν το λέιζερ excimer το 1970 στο Lebedev Physical Institute, Μόσχα. Η λέξη excimer είναι σύντομη για το "Excited dimer" και η λέξη exciplex είναι σύντομη για το "Excited complex". Αρχικά, Νικολάι Μπάσοφ, Γιου. Οι M. Popov και VA Danilychev χρησιμοποίησαν ένα διμερές Xenon ή Xe2 που ενθουσιάστηκε χρησιμοποιώντας μια δέσμη ηλεκτρονίων για να παράγει μια διεγερμένη εκπομπή με μήκος κύματος 172 nm.

λέιζερ excimer
Πηγή εικόνας λέιζερ Excimer ή exciplex: IoOALPΛέιζερ Excimer 1CC BY-SA 4.0

Πώς κατασκευάζεται ένα λέιζερ excimer;

Ένα λέιζερ Excimer ή Exciplex γενικά κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας ευγενή αέρια όπως Argon, Krypton ή Xenon μαζί με αντιδραστικό αέριο αλογόνο όπως φθόριο ή χλώριο. Τα αέρια στη συνέχεια υποβάλλονται σε ηλεκτρική διέγερση και υψηλή πίεση με αποτέλεσμα τον σχηματισμό ενός ενεργοποιημένου ψευδομορίου γνωστού ως excimer ή exciplex (για ευγενή αλογονίδια αερίου). Αυτά τα ψευδο μόρια μπορούν να υπάρχουν μόνο σε ενεργοποιημένες καταστάσεις παράγοντας δέσμη λέιζερ υπεριώδους φωτός. Ένα μόριο excimer έχει μια δεσμευμένη κατάσταση διέγερσης και μια απωστική κατάσταση εδάφους που είναι υπεύθυνη για τη δράση του λέιζερ του μορίου.

Ευγενή αέρια όπως τα Argon, Krypton ή Xenon δεν αντιδρούν γενικά με άλλα μόρια, αλλά σε ηλεκτρικά διεγερμένη κατάσταση αυτά τα μόρια μπορούν να συνδυαστούν με τα ίδια (excimer) ή με μόρια αλογόνου (exciplex). Το διεγερμένο μόριο τείνει να απελευθερώνει την υπερβολική του ενέργεια με τη μορφή αυθόρμητης ή διεγερμένης εκπομπής. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ένα εξαιρετικά απωθητικό μόριο κατάστασης εδάφους που αποσυντίθεται γρήγορα στα μη δεσμευμένα άτομα του με αναστροφή πληθυσμού.

Ενεργειακό διάγραμμα ενός excimer. Πηγή εικόνας: Excimer_energy-diagram.gif: Ο αρχικός μεταφορτωτής ήταν Τομάλλι at Αγγλικά Wikipedia. παράγωγο έργο: ΡέουαΔιάγραμμα ενέργειας Excimer, επισημαίνεται ως δημόσιος τομέας, περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με Wikimedia Commons

Excimer Molecule - Πίνακας μήκους κύματος

Το μήκος κύματος του φωτός που εκπέμπεται από ένα διεγερμένο μόριο excimer ή exciplex εξαρτάται από τα στοιχεία από τα οποία αποτελείται το μόριο.

ΓουίμμερΜήκος κύματος
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

Ποιες είναι οι εφαρμογές του Excimer Laser;

Ιατρικές εφαρμογές:

Το Excimer laser παράγει υπεριώδες φως που απορροφάται καλά από οργανικές ενώσεις και βιολογική ύλη. Η ένταση της ενέργειας υπεριώδους φωτός που παρέχεται από το λέιζερ excimer είναι αρκετή για να διαταράξει τους μοριακούς δεσμούς που υπάρχουν στην επιφάνεια του ιστού χωρίς καύση ή κοπή. Τα λέιζερ Excimer διαχωρίζουν τα λεπτά στρώματα πάνω από τις επιφάνειες των ιστών μέσω ελεγχόμενης αφαίρεσης αντί να καίγονται. Αυτό το καθιστά εξαιρετικά αποτελεσματικό στην απομάκρυνση λεπτών στρωμάτων ιστού χωρίς να ενοχλεί τα βαθιά στρώματα και τα όργανα.

Το μεγάλο μέγεθος αυτών των λέιζερ ενεργεί ως μειονέκτημα για ιατρικές εφαρμογές. Ωστόσο, σήμερα με την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών το μέγεθος μειώνεται σημαντικά.

Επιστημονικές εφαρμογές:

Τα λέιζερ Excimer χρησιμοποιούνται για διάφορους επιστημονικούς πειραματικούς σκοπούς. Αυτά τα λέιζερ χρησιμοποιούνται επίσης για την περαιτέρω παραγωγή μπλε-πράσινων λέιζερ βαφής με συναρπαστική αυτή την περιοχή του φάσματος. Το μικρό μήκος κύματος, οι ιδιότητες μεγάλης ροής και οι μη συνεχείς ακτίνες αυτών των λέιζερ χρησιμοποιούνται για την αφαίρεση πολλών υλικών σε συστήματα εναπόθεσης παλμών λέιζερ.

Λέιζερ βαφής που δημιουργήθηκε από λέιζερ excimer. Πηγή εικόνας: ανώνυμος, Συνεκτικό λέιζερ βαφής 899CC BY-SA 3.0

Φωτολιθογραφία:

Τα λέιζερ Excimer παίζουν σημαντικό ρόλο στην κατασκευή μικροηλεκτρονικών τσιπ (δηλ. Ολοκληρωμένων κυκλωμάτων ημιαγωγών) χρησιμοποιώντας μηχανήματα φωτολιθογραφίας. Επί του παρόντος, το βαθύ υπεριώδες φως (DUV) από τα λέιζερ KrF και ArF excimer χρησιμοποιούνται για να συρρικνωθεί το μέγεθος των τρανζίστορ στα 7 νανόμετρα. Η λιθογραφία Excimer έχει συμβάλει πάρα πολύ στον τομέα των συσκευών ημιαγωγών.

Ποιος είναι ο ρυθμός επανάληψης παλμών των λέιζερ excimer;

Τα λέιζερ Excimer ή exciplex που αντλούνται από δέσμες ηλεκτρονίων μπορούν να αυξήσουν τους παλμούς μιας ενέργειας που συνήθως χωρίζονται σε μεγάλες χρονικές περιόδους. Συγκριτικά, τα λέιζερ excimer που αντλούνται από εκφόρτιση παράγουν ένα σταθερό ρεύμα παλμών. Αυτά τα λέιζερ έχουν σημαντικά υψηλότερο ρυθμό επανάληψης παλμών περίπου 100 Hz και πολύ μικρότερο αποτύπωμα.

Η μέση απόδοση ενός λέιζερ excimer είναι το προϊόν του ρυθμού επανάληψης ή του αριθμού των παλμών ανά δευτερόλεπτο με ενέργεια παλμού (σε Joules). Η μέση ισχύς ενός λέιζερ excimer ή exciplex κυμαίνεται από 1 Watt έως 100 Watt. Παρόμοια μέση ισχύς δεν σημαίνει απαραίτητα ότι η έξοδος λέιζερ θα είναι η ίδια. Μόλις ο ρυθμός επανάληψης υπερβεί μια συγκεκριμένη τιμή, η ενέργεια που παράγεται ανά παλμό μειώνεται.

Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τα μη γραμμικά οπτικά στα οποία λειτουργεί το λέιζερ, επισκεφθείτε https://lambdageeks.com/detailed-analysis-on-nonlinear-optics/

Σχετικά με το Sanchari Chakraborty

Είμαι πρόθυμος μαθητευόμενος, επί του παρόντος επενδύω στον τομέα της Εφαρμοσμένης Οπτικής και της Φωτονικής. Είμαι επίσης ενεργό μέλος του SPIE (Διεθνής Εταιρεία Οπτικής και Φωτονικής) και του OSI (Optical Society of India). Τα άρθρα μου έχουν ως στόχο να φέρουν στο φως ποιοτικά επιστημονικά ερευνητικά θέματα με απλό αλλά ενημερωτικό τρόπο. Η επιστήμη εξελίσσεται από αμνημονεύτων χρόνων. Γι 'αυτό, προσπαθώ να αξιοποιήσω την εξέλιξη και να το παρουσιάσω στους αναγνώστες.

Ας συνδεθούμε μέσω https://www.linkedin.com/in/sanchari-chakraborty-7b33b416a/

Lambda Geeks