Find flere leverandørdetaljer i slutningen af denne encyklopædiartikel, eller gå til vores
Er du endnu ikke opført på listen? Få din post!
En excimerlaser er en kraftig type laser, som næsten altid drives i det ultraviolette (UV) spektralområde (→ ultraviolette lasere) og genererer nanosekunders pulser.
Ekcimerforstærkningsmediet er en gasblanding, der typisk indeholder en ædelgas (sjældne gas) (f.eks. argon, krypton eller xenon) og et halogen (f.eks. fluor eller klor, f.eks. som HCl), bortset fra helium og/eller neon som buffergas.Et excimerforstærkningsmedium pumpes med korte (nanosekunder) strømimpulser i en elektrisk højspændingsudladning (eller undertiden med en elektronstråle), som skaber såkaldte excimere (exciterede dimere) – molekyler, som kun repræsenterer en bundet tilstand af deres bestanddele i den exciterede elektroniske tilstand, men ikke i den elektroniske grundtilstand (strengt taget er en dimer et molekyle bestående af to lige store atomer, men udtrykket excimer omfatter normalt også asymmetriske molekyler som XeCl). Udtrykket sjældne gashalogenidlasere ville faktisk være mere passende, og undertiden anvendes udtrykket exciplexlaser.)Efter stimuleret eller spontan emission dissocieres excimeren hurtigt, således at reabsorption af den frembragte stråling undgås, hvilket gør det muligt at opnå en ret høj forstærkning selv for en moderat koncentration af excimere.
Da excimerlasere anvender molekyler som forstærkningsmedium, kan de i princippet kaldes molekylære lasere, selv om udtrykket normalt anvendes for lasere, der anvender stabile molekyler.
De forskellige typer excimerlasere udsender typisk ved bølgelængder mellem 157 og 351 nm:
| Excimer | Bølgelængde | |
|---|---|---|
| F2 (fluor) | 157 nm | |
| ArF (argonfluorid) | 193 nm | |
| KrF (kryptonfluorid) | 248 nm | |
| XeBr (xenonbromid) | 282 nm | |
| XeCl (xenonchlorid) | 308 nm | |
| XeF (xenonfluorid) | 351 nm |
For forskellige af disse bølgelængder, er der blevet udviklet specialiserede excimeroptikker (ultraviolet optik), som skal have en høj optisk kvalitet og især en meget høj modstandsdygtighed over for det intense ultraviolette lys.
Typiske excimerlasere udsender pulser med en gentagelsesfrekvens på op til nogle få kilohertz og gennemsnitlige udgangseffekter på mellem nogle få watt og flere hundrede watt, hvilket gør dem til de kraftigste laserkilder i det ultraviolette område, især for bølgelængder under 300 nm.Væggenplukvirkningsgraden varierer normalt mellem 0.2% og 5%; betydeligt mere er muligt med elektronstrålepumpning.
Enhedens levetid
De tidlige excimerlasere havde en begrænset levetid på grund af en række problemer, der bl.a. skyldtes de anvendte gassers ætsende karakter og forurening af gassen med kemiske biprodukter og støv skabt af den elektriske udladning.Andre udfordringer er ablation af materiale fra elektroderne og den høje spidseffekt af de nødvendige strømimpulser, som ofte gjorde, at thyratronkontakterne kun kunne holde i et par uger eller måneder. anvendelse af korrosionsbestandige materialer, avancerede systemer til recirkulering og rensning af gas og højspændingsafbrydere i faststof har i høj grad afhjulpet udfordringerne ved excimerlaserkonceptet. levetiden for moderne excimerlasere er nu begrænset af levetiden for den ultraviolette optik, som skal kunne modstå høje strømme af kortbølget stråling, til noget i størrelsesordenen et par milliarder pulser.
Anvendelser af excimerlasere
De korte bølgelængder i det ultraviolette spektralområde muliggør en række anvendelser:
- fremstilling af meget fine mønstre med fotolitografiske metoder (mikrolitografi), f.eks. ved produktion af halvlederchips
- lasermaterialebearbejdning med laserablation eller laserskæring (f.eks. på polymerer), idet man udnytter de meget korte absorptionslængder i størrelsesordenen få mikrometer i mange materialer, således at en moderat pulsfluens på få joule pr. kvadratcentimeter er tilstrækkelig til ablation
- impulsbaseret laseraflejring
- lasermærkning og mikrostrukturering af glas og plast
- fabrikation af fiber Bragg-gitter
- oftalmologi (øjenkirurgi), især til synskorrektion ved hornhindeomformning med ArF-lasere ved 193 nm; almindelige metoder er laser in-situ keratomileusis (LASIK) og fotorefraktiv keratektomi (PRK)
- psoriasisbehandling med XeCl-lasere ved 308 nm
- pumpning af andre lasere, f.eks.f.eks. visse farvestoflasere
- drivere til kernefusion
Fotolitografi i forbindelse med fremstilling af halvlederkomponenter er en anvendelse af stor betydning.Her bestråles fotoresister på forarbejdede halvlederwafers med højtydende ultraviolet lys gennem strukturerede fotomasker.UV-lys med høj effekt, som det kan genereres med excimerlasere, er afgørende for at opnå korte behandlingstider og tilsvarende høj gennemløbskapacitet, mens de korte bølgelængder gør det muligt at fremstille meget fine strukturer (med optimerede teknikker selv langt under den optiske bølgelængde).Den seneste udvikling inden for litografi kræver imidlertid endnu kortere bølgelængder i det ekstreme ultraviolette område (EUV), f.eks. ved 13,5 nm, som ikke længere kan produceres med excimerlasere, og der udvikles visse lasergenererede plasmakilder som efterfølgere for excimerlasere på dette område.Alligevel må det forventes, at excimerlasere vil blive anvendt til fremstilling af mange halvlederchips i lang tid fremover, da kun de mest avancerede computerchips kræver endnu finere strukturer end muligt med sådanne teknikker.
Lasersikkerhed
Opmærksomheden henledes på, at excimerlasere rejser en række sikkerhedsspørgsmål i forbindelse med brugen af højspænding, håndtering af giftige gasser (halogener) og risikoen for at forårsage hudkræft og øjenskader ved bestråling med ultraviolet lys.
Excimerlamper
Der findes også excimerlamper, som grundlæggende anvender den samme type gasudladning med excimergenerering som excimerlasere, men de indeholder ikke en laserresonator og udnytter således kun spontan emission.Nogle af dem drives i kontinuerlig bølgemode i stedet for med en pulserende udladning, og de kan bruges som ultraviolette lyskilder, men med rumligt diffus emission i stedet for en velrettet udgangsstråle.
Leverandører
I RP Photonics Buyer’s Guide findes 13 leverandører af excimerlasere. Blandt dem:
Spørgsmål og kommentarer fra brugere
Her kan du indsende spørgsmål og kommentarer. I det omfang de bliver accepteret af forfatteren, vil de blive vist over dette afsnit sammen med forfatterens svar. Forfatteren vil træffe afgørelse om accept ud fra visse kriterier. I det væsentlige skal spørgsmålet være af tilstrækkelig bred interesse.
Vil du ikke indtaste personlige data her; ellers vil vi snart slette dem. (Se også vores erklæring om beskyttelse af personlige oplysninger.) Hvis du ønsker personlig feedback eller rådgivning fra forfatteren, bedes du kontakte ham f.eks. via e-mail.
Ved indsendelse af oplysningerne giver du dit samtykke til en eventuel offentliggørelse af dine input på vores websted i henhold til vores regler. (Hvis du senere trækker dit samtykke tilbage, sletter vi disse input.) Da dine input først gennemgås af forfatteren, kan de blive offentliggjort med en vis forsinkelse.
Bibliografi
| 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 og S. I. Yakovlenko, “Active media of exciplex lasers (review)”, Sov. J. Quantum Electron. 10 (4), 389 (1980), doi:10.1070/QE1980v010n04ABEH01010101 | ||
| 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 og G. Marowski (Redaktører), Excimer Laser Technology, Springer, Berlin (2004) |
(Foreslå yderligere litteratur!)
Se også: lasere, ultraviolet lys, ultraviolette lasere, gaslasere, molekylære lasere, excimerlamper
og andre artikler i kategorien lasere
 |
Hvis du kan lide denne side, så del venligst linket med dine venner og kolleger, e.f.eks. via sociale medier: Disse delingsknapper er implementeret på en privatlivsvenlig måde! |
