Najdete další podrobnosti o dodavateli na konci tohoto encyklopedického článku nebo přejděte na náš
Nejste ještě zařazeni? Získejte svůj záznam!
Excimerový laser je výkonný druh laseru, který téměř vždy pracuje v ultrafialové (UV) spektrální oblasti (→ ultrafialové lasery) a generuje nanosekundové pulzy.
Zesilovací médium excimeru je směs plynů, která obvykle obsahuje vzácný plyn (např. argon, krypton nebo xenon) a halogen (např. fluor nebo chlor, např. ve formě HCl), kromě helia a/nebo neonu jako vyrovnávacího plynu.Excimerové zesilovací médium je čerpáno krátkými (nanosekundovými) proudovými pulzy ve vysokonapěťovém elektrickém výboji (nebo někdy elektronovým svazkem), které vytvářejí tzv. excimery (excitované dimery) – molekuly, které představují vázaný stav svých složek pouze v excitovaném elektronickém stavu, ale nikoli v elektronickém základním stavu (přísně vzato je dimer molekula složená ze dvou stejných atomů, ale pod pojmem excimer se obvykle rozumí i asymetrické molekuly, jako je XeCl. Ve skutečnosti by byl vhodnější termín halogenidové lasery vzácných plynů a někdy se používá termín exciplexový laser) Po stimulované nebo spontánní emisi excimer rychle disociuje, takže nedochází ke zpětné absorpci generovaného záření, což umožňuje dosáhnout poměrně vysokého zisku i při mírné koncentraci excimerů.
Jako zesilovací médium excimerové lasery používají molekuly, a proto je lze v zásadě nazývat molekulovými lasery, i když se tento termín obvykle používá pro lasery využívající stabilní molekuly.
Různé typy excimerových laserů obvykle vyzařují na vlnových délkách mezi 157 a 351 nm:
| Excimer | Vlnová délka |
|---|---|
| F2 (fluor) | 157 nm |
| ArF (fluorid argonu) | 193 nm |
| KrF (fluorid kryptonu) | 248 nm |
| XeBr (bromid xenonu) | 282 nm |
| XeCl (chlorid xenonu) | 308 nm |
| XeF (fluorid xenonový) | 351 nm |
Pro různé z těchto vlnových délek, byla vyvinuta specializovaná excimerová optika (ultrafialová optika), která musí mít vysokou optickou kvalitu a zejména velmi vysokou odolnost vůči intenzivnímu ultrafialovému záření.
Typické excimerové lasery emitují pulsy s opakovací frekvencí až několik kilohertzů a průměrným výstupním výkonem mezi několika watty a stovkami wattů, což z nich činí nejvýkonnější laserové zdroje v ultrafialové oblasti, zejména pro vlnové délky pod 300 nm. účinnost nástěnných zásuvek se běžně pohybuje mezi 0 a 0.2 % až 5 %; výrazně vyšší je možná při čerpání elektronovým svazkem.
Životnost zařízení
Předchozí excimerové lasery měly omezenou životnost kvůli řadě problémů, které vyplývaly např. z korozivní povahy používaných plynů a z kontaminace plynu vedlejšími chemickými produkty a prachem vznikajícím při elektrickém výboji.Dalšími problémy jsou ablace materiálu z elektrod a vysoký špičkový výkon požadovaných proudových pulzů, díky němuž tyratronové spínače často vydržely jen několik týdnů nebo měsíců. nicméně mnoho inženýrských prací, zahrnujících např. použití materiálů odolných proti korozi, pokročilých systémů recirkulace a čištění plynu a polovodičových vysokonapěťových spínačů, do značné míry zmírnilo problémy koncepce excimerového laseru. životnost moderních excimerových laserů je nyní omezena životností ultrafialové optiky, která musí odolávat vysokým tokům záření krátkých vlnových délek, na něco v řádu několika miliard pulzů.
Použití excimerových laserů
Krátké vlnové délky v ultrafialové oblasti spektra umožňují řadu aplikací:
- generování velmi jemných obrazců fotolitografickými metodami (mikrolitografie), například při výrobě polovodičových čipů
- zpracování materiálů laserovou ablací nebo laserovým řezáním (např. na polymerech) s využitím velmi krátkých absorpčních délek v řádu několika mikrometrů u mnoha materiálů, takže pro ablaci
- pulzní laserovou depozici
- laserové značení a mikrostrukturování skel a plastů
- výrobu vláknových Braggových mřížek
- oftalmologii (oční chirurgii), zejména pro korekci zraku přetvářením rohovky pomocí ArF laserů na vlnové délce 193 nm; běžnými metodami jsou laserová keratomileuze in situ (LASIK) a fotorefraktivní keratektomie (PRK)
- léčba lupénky pomocí laserů XeCl při vlnové délce 308 nm
- čerpání jiných laserů, např.např. některé barvicí lasery
- pohon pro jadernou fúzi
Významnou aplikací je fotolitografie při výrobě polovodičových součástek, kde jsou fotorezisty na opracovaných polovodičových destičkách ozařovány vysoce výkonným ultrafialovým světlem přes strukturované fotomasky.Vysoce výkonné UV světlo, které lze generovat pomocí excimerových laserů, je nezbytné pro dosažení krátkých časů zpracování a odpovídající vysoké výkonnosti, zatímco krátké vlnové délky umožňují vyrábět velmi jemné struktury (při optimalizovaných technikách i daleko pod optickou vlnovou délkou).Nejnovější vývoj v litografii však vyžaduje ještě kratší vlnové délky v extrémním ultrafialovém pásmu (EUV), např. 13,5 nm, které již nelze vyrobit pomocí excimerových laserů. jako nástupci excimerových laserů jsou v této oblasti vyvíjeny některé laserem generované plazmové zdroje.Přesto lze očekávat, že excimerové lasery budou ještě dlouho používány pro výrobu mnoha polovodičových čipů, protože pouze nejpokročilejší počítačové čipy vyžadují ještě jemnější struktury, než je možné pomocí těchto technik.
Bezpečnost laserů
Všimněte si, že excimerové lasery vyvolávají řadu bezpečnostních problémů, které souvisejí s používáním vysokého napětí, manipulací s jedovatými plyny (halogeny) a rizikem vzniku rakoviny kůže a poškození očí ozářením ultrafialovým světlem.
Excimerové lampy
Existují také excimerové lampy, které v podstatě využívají stejný druh plynového výboje s generací excimerů jako excimerové lasery, ale neobsahují laserový rezonátor a využívají tak pouze spontánní emisi.Některé z nich pracují v režimu kontinuální vlny, nikoliv s pulzním výbojem, a lze je použít jako zdroje ultrafialového světla, ale s prostorově rozptýlenou emisí namísto dobře směrovaného výstupního svazku.
Dodavatelé
Příručka kupujícího RP Photonics obsahuje 13 dodavatelů excimerových laserů. Mezi nimi:
Dotazy a připomínky uživatelů
Zde můžete zasílat dotazy a připomínky. Pokud je autor přijme, objeví se nad tímto odstavcem spolu s odpovědí autora. O přijetí rozhodne autor na základě určitých kritérií. V zásadě se musí jednat o dostatečně širokou problematiku.
Prosíme, neuvádějte zde osobní údaje, jinak bychom je brzy smazali. (Viz také naše prohlášení o ochraně osobních údajů.) Pokud si přejete získat od autora osobní zpětnou vazbu nebo konzultaci, obraťte se na něj např. prostřednictvím e-mailu.
Zasláním údajů dáváte souhlas s případným zveřejněním vašich vstupů na našich stránkách podle našich pravidel. (Pokud svůj souhlas později odvoláte, tyto vstupy smažeme.) Vzhledem k tomu, že vaše vstupy jsou nejprve posouzeny autorem, mohou být zveřejněny s určitým zpožděním.
Bibliografie
| F. G. Houtermans, „Über Massen-Wirkung im optischen Spektralgebiet und die Möglichkeit absolut negativer Absorption für einige Fälle von Molekülspektren (Licht-Lawine)“, Helv. Phys. Acta 33, 933 (1960) | |
| I. S. Lakoba a S. I. Jakovlenko, „Active media of exciplex lasers (review)“, Sov. J. Quantum Electron. 10 (4), 389 (1980), doi:10.1070/QE1980v010n04ABEH010101 | |
| J. J. Ewing, „Excimer laser technology development“, JSTQE 6 (6), 1061 (2000), doi:10.1109/2944.902155 | |
| Ch. K. Rhodes (Editor), Excimer Lasers, 2nd edition, Springer, Berlin (1998) | |
| D. Basting and G. Marowski (Editors), Excimer Laser Technology, Springer, Berlin (2004) |
(Navrhněte další literaturu!)
Viz také: lasery, ultrafialové světlo, ultrafialové lasery, plynové lasery, molekulární lasery, excimerové lampy
a další články v kategorii lasery
 |
Pokud se vám tato stránka líbí, sdílejte prosím odkaz s přáteli a kolegy, např.např. prostřednictvím sociálních sítí: Tato tlačítka pro sdílení jsou implementována způsobem šetrným k ochraně osobních údajů! |
