Wat is een Excimer LASER?
Excimer-laser of Exciplex-laser is een type laser dat ultraviolet licht gebruikt om micro-elektronische apparaten, geïntegreerde halfgeleidercircuits en micromachines te produceren. Nikolai Basov, Yu. M. Popov en VA Danilychev vonden de excimeerlaser uit in 1970 aan het Lebedev Physical Institute, Moskou. Het woord excimer is een afkorting voor "Excited dimer" en het woord exciplex is een afkorting voor "Excited complex". Aanvankelijk Nikolai Basov, Yu. M. Popov en VA Danilychev gebruikten een xenondimeer of Xe2 die werd opgewekt door een elektronenbundel te gebruiken om een gestimuleerde emissie te produceren met een golflengte van 172 nm.
Hoe wordt een excimeerlaser geconstrueerd?
Een Excimer- of Exciplex-laser wordt over het algemeen geconstrueerd door edelgassen zoals argon, krypton of xenon te gebruiken samen met reactief halogeengas zoals fluor of chloor. De gassen worden vervolgens onderworpen aan elektrische stimulatie en hoge druk, wat resulteert in de vorming van een geactiveerd pseudomolecuul dat bekend staat als excimeer of exciplex (voor edelgashalogeniden). Deze pseudomoleculen kunnen alleen bestaan in geactiveerde toestanden die een laserstraal van ultraviolet licht produceren. Een excimeermolecuul heeft een gebonden aangeslagen toestand en een afstotende grondtoestand die verantwoordelijk is voor de laserwerking van het molecuul.
Edelgassen zoals argon, krypton of xenon reageren in het algemeen niet met andere moleculen, maar in elektrisch aangeslagen toestand kunnen deze moleculen zich combineren met zichzelf (excimeer) of met halogeenmoleculen (exciplex). Het aangeslagen molecuul heeft de neiging zijn overtollige energie af te geven in de vorm van spontane of gestimuleerde emissie. Dit resulteert in een extreem afstotende grondtoestand molecuul dat snel dissocieert in zijn ongebonden atomen door populatie-inversie.
Excimer Molecule - Golflengtetabel
De golflengte van het licht dat wordt uitgezonden door een geëxcimeerd excimeer- of exciplex-molecuul hangt af van de elementen waaruit het molecuul is samengesteld.
| Excimer | Golflengte |
| Ar2* | 126 nm |
| Kr2* | 146 nm |
| F2* | 157 nm |
| Xe2* | 172 en 175 nm |
| ArF | 193 nm |
| KrCl | 222 nm |
| KRF | 248 nm |
| XeBr | 282 nm |
| XeCl | 308 nm |
| XeF | 351 nm |
Wat zijn de toepassingen van Excimer Laser?
Medische toepassingen:
Excimer laser genereert ultraviolet licht dat goed wordt opgenomen door organische verbindingen en biologische materie. De intensiteit van de UV-lichtenergie die door de excimeerlaser wordt geleverd, is voldoende om de moleculaire bindingen in het weefseloppervlak te verstoren zonder te verbranden of te snijden. Excimerlasers dissociëren fijne lagen over weefseloppervlakken door gecontroleerde ablatie in plaats van te verbranden. Dit maakt het uiterst effectief in het verwijderen van fijne weefsellagen zonder de diepe lagen en organen te verstoren.
Het grote formaat van deze lasers werkt als een nadeel voor medische toepassingen. Tegenwoordig wordt met de ontwikkeling van nieuwe technologieën de omvang echter aanzienlijk verkleind.
Wetenschappelijke toepassingen:
Excimeerlasers worden gebruikt voor een verscheidenheid aan wetenschappelijke experimentele doeleinden. Deze lasers worden ook gebruikt voor het verder produceren van blauwgroene kleurstoflasers door dat gebied van het spectrum te exciteren. De korte golflengte, grote fluentie en niet-continue bundeleigenschappen van deze lasers worden gebruikt voor het ableren van verschillende materialen in pulslaserdepositiesystemen.
Fotolithografie:
Excimeerlasers spelen een belangrijke rol bij het vervaardigen van micro-elektronische chips (dwz halfgeleider-geïntegreerde schakelingen) met behulp van fotolithografische machines. Momenteel wordt diep ultraviolet (DUV) licht van KrF- en ArF-excimeerlasers gebruikt om de grootte van de transistors te verkleinen tot 7 nanometer. Excimer-lithografie heeft enorm bijgedragen op het gebied van halfgeleiderapparaten.
Wat is de pulsherhalingssnelheid van excimeerlasers?
Excimeer- of exciplexlasers die worden gepompt door elektronenbundels, kunnen pulsen met hoge enkelvoudige energie leveren die gewoonlijk worden gescheiden door lange tijdsperioden. Ter vergelijking: excimeerlasers die door ontlading worden gepompt, produceren een gestage stroom pulsen. Deze lasers hebben een significant hogere pulsherhalingsfrequentie van ongeveer 100 Hz en een veel kleinere footprint.
De gemiddelde output van een excimeerlaser is het product van de herhalingssnelheid of het aantal pulsen per seconde met pulsenergie (in joules). Het gemiddelde vermogen van een excimer of exciplex laser varieert van 1 Watt tot 100 Watt. Een vergelijkbaar gemiddeld vermogen betekent niet noodzakelijk dat de output van de laser hetzelfde zou zijn. Zodra de herhalingssnelheid een bepaalde waarde overschrijdt, wordt de energie die per puls wordt geproduceerd verminderd.
Bezoek voor meer informatie over niet-lineaire optica waarop lasers werken https://techiescience.com/detailed-analysis-on-nonlinear-optics/
Lees ook:
- Lasermetaalafzetting
- Laserfysica
- Laser
- Laserstraal lassen
- Laserkoeling
- Fiberlasers
- Laserreiniging
- Lasermicrofoon
- Laser boren
- Laser etsen
Hallo, ik ben Sanchari Chakraborty. Ik heb de master Elektronica gedaan.
Ik vind het altijd leuk om nieuwe uitvindingen op het gebied van elektronica te ontdekken.
Ik ben een leergierige leerling en investeer momenteel in het vakgebied Toegepaste Optica en Fotonica. Ik ben ook een actief lid van SPIE (International society for optics and photonics) en OSI (Optical Society of India). Mijn artikelen zijn bedoeld om kwalitatief hoogstaand wetenschappelijk onderzoek op een eenvoudige maar informatieve manier aan het licht te brengen. Wetenschap evolueert sinds mensenheugenis. Dus ik probeer mijn steentje bij te dragen aan de evolutie en deze aan de lezers te presenteren.
Laten we doorverbinden