Эксимерный лазер

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.

Данная страница содержит материал, распространяемый под лицензией GNU Free Documentation License. Содержимое страницы основано на статье Эксимерный лазер из Википедии.